5축 CNC 가공이란?

5축 CNC 가공은 현대 절삭 가공 분야의 효율성과 정밀도의 정점을 나타냅니다. Hansheng Automation은 정의, 운동학, 핵심 장점 및 산업 응용이라는 네 가지 측면에서 5축 CNC 기술에 대한 포괄적인 이해를 안내합니다.

5{0}}축 가공은 3개의 선형축(X, Y, Z)과 2개의 회전축을 연결하여 복잡한 곡면을 가공하는 CNC 공작기계 기술입니다. 모션 궤적은 ISO 표준에 정의된 선형 보간에 의해 제어됩니다.

기본적으로 5{0}}축 CNC 가공은 컴퓨터 수치 제어(CNC) 시스템을 사용하여 절삭 공구나 공작물이 5개의 서로 다른 축을 따라 동시에 이동하도록 제어하는 ​​가공 프로세스입니다.

선형 X, Y, Z축을 따라 이동하는 기존의 3{0}}축 공작 기계와 달리 5{1}}축 공작 기계에는 2개의 추가 회전 축이 사용됩니다. 이 기능을 사용하면 공구가 거의 모든 방향에서 공작물에 접근할 수 있으므로 단일 설정으로 부품의 5개 면을 모두 가공할 수 있습니다.

국제 표준화 기구(ISO){0}}의 오른손 법칙에 따라 5축 공작 기계의 좌표계는 일반적으로 다음과 같이 정의됩니다.

선형 축:
X-축: 수평 이동(왼쪽/오른쪽).
Y-축: 수직 이동(앞/뒤).
Z-축: 수직 이동(위/아래).

회전축: 두 개의 회전축이 선형 축을 중심으로 회전합니다.
A-축: X-축을 중심으로 회전합니다.
B-축: Y-축을 중심으로 회전합니다.
C-축: Z-축을 중심으로 회전합니다.

참고: 5축 공작 기계의 특정 구성은 일반적으로 X, Y, Z 축과 A/C 또는 B/C 축의 조합입니다.

5{0}}축 동시 가공과 3+2 위치 결정 가공은 모두 동일한 하드웨어 아키텍처를 사용하며 둘 다 5{2}}축 가공이라고 할 수 있지만 근본적인 차이점이 있습니다.

5{0}}축 동시 가공(동시 5축)
이것이 진정한 5-축 가공입니다. 5개 축(X, Y, Z 및 2개의 회전 축)이 모두 동시에 이동합니다. 절단 중에 공구와 가공물 표면 사이의 메시 벡터는 동적으로 일정하게 유지됩니다. 핵심 응용 분야는 복잡한 자유형 표면, 유기적 형상, 임펠러 및 터빈 블레이드를 가공하는 것입니다. 이는 고급 CAM 소프트웨어와 "회전 도구 중심점 제어"(RTCP) 기능을 사용하여 도구 팁 궤적의 절대적인 정밀도를 보장합니다.

3+2 포지셔닝 가공(위치 5축 / 3+2축)
회전축은 공작물을 특정 각도로 배치한 다음 제자리에 고정하는 데에만 사용됩니다. 그런 다음 공작 기계는 표준 3축 밀링 작업을 수행합니다. 실제 절단 과정에서는 회전축이 움직이지 않습니다. 이는 여러 표면, 깊은 공동 및 경사 드릴링에서 가공해야 하는 프리즘형 부품에 가장 일반적으로 사용됩니다.
장점은 연속 가공에 비해 프로그래밍이 상대적으로 간단하면서도 "일회-클램핑"의 높은 효율성을 유지한다는 것입니다.

3축 가공
이동은 X/Y/Z 축으로 제한됩니다. 공구는 위에서만 공작물에 접근할 수 있습니다. 측면을 가공하려면 공작물의 수동 정지, 분해, 뒤집기 및 재클램핑이 필요합니다.

4축 가공
회전축(일반적으로 A-축)을 추가합니다. 원통형 표면의 연속 가공이나 파이프 원주 드릴링에 적합합니다.

5축 가공
공작물을 분해하지 않고도 바닥을 제외한 5개 표면 모두에 접근할 수 있습니다. 효율성과 기하학적 복잡성 간의 균형을-해결합니다.

3축 가공

4축 가공

5축 가공

단일 설정 효율성
가장 큰 장점은 단일 설정으로 복잡한 부품의 가공을 완료할 수 있다는 것입니다. 기존 프로세스에는 3~5개의 별도 고정 장치가 필요할 수 있으며 작업{3}}축 기술은 이 문제를 해결하여 리드 타임을 크게 줄입니다.

높은 정밀도와 정확도
5축 가공은 가공 프로세스 전반에 걸쳐 단일 영점을 유지함으로써 부품의 서로 다른 표면 사이에 있는 형상의 위치 공차에서 매우 높은 정밀도를 보장하므로 클램핑 오류가 매우 낮습니다.

공구 수명 연장 및 표면 품질 향상
3축 가공에서 깊은 캐비티를 가공할 때는 공구 런아웃과 떨림을 유발하는 공구 홀더 간섭을 피하기 위해 긴 공구를 사용해야 합니다.

5축 공작 기계를 사용하면 스핀들이나 테이블을 기울여 더 짧고 견고한 공구를 사용할 수 있습니다. 강성이 높다는 것은 후속 연마가 필요 없이 더 높은 절단 매개변수, 더 적은 진동, 우수한 표면 거칠기(Ra)를 의미합니다.

복잡한 형상 가공을 위한 강력한 능력
언더컷, 가파른 측벽 및 공기역학적 유선형 표면은 3-축 공작 기계에서는 거의 불가능합니다. 5축 CNC 기술을 사용하면 절단 도구가 간섭 영역을 피하고 복잡한 경로를 따라 부드럽게 절단할 수 있습니다.

최적화된 설치 공간
단일 5축 공작 기계는 선반, 수직 밀링 기계 및 수평 밀링 기계의 조합을 대체하여 귀중한 작업장 공간을 절약할 수 있습니다. 또한, 빠른 생산 처리량으로 인해 원자재가 완제품으로 전환되는 속도가 빨라집니다.

크래들-유형(테이블-테이블)
작업대가 기울어지고 회전합니다. 중소형-크기의 부품에 적합합니다. 작업대가 공작물의 움직임을 지지해야 하기 때문에 부품의 무게는 제한됩니다.

회전-헤드(헤드-헤드)
스핀들 헤드는 기울어지고 회전하는 반면 작업대는 고정된 상태로 유지됩니다(또는 선형으로만 움직입니다). 무겁고 큰 부품 가공에 적합합니다.

밀-턴 센터
선삭 및 5축 밀링 기능을 결합하여 단일 사이클로 복잡한 회전 부품을 완벽하게 가공할 수 있습니다.

항공우주
일체형 블레이드 디스크(Blisks), 임펠러 및 동체 구조 프레임을 제조합니다.

의료
티타늄 뼈판, 인공 고관절, 척추 임플란트를 제조하고 있습니다.

자동차
엔진 흡기 및 배기 매니폴드, 터보차저 부품, 복잡한 사출 금형.

도구 및 다이
복잡한 각도의 냉각수 구멍의 깊은 캐비티 금형 가공 및 드릴링.

5-축 CNC 가공은 "1-회 클램핑, 다면 가공"을 가능하게 하여 시간, 비용, 품질 간의 비호환 문제를 해결하는 동시에 더 높은 정밀도와 더 빠른 납품을 제공합니다.

정밀 제조 파트너를 찾는 엔지니어와 구매자의 경우 성숙한 5축 가공 기능을 갖춘 서비스 제공업체를 선택하는 것은 설계 무결성과 공급망 효율성을 보장하는 데 매우 중요합니다.

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ISO 841:2001 - 산업 자동화 시스템 및 통합 - 기계의 수치 제어 - 좌표계 및 모션 명명법.

스미드, 피터. CNC 프로그래밍 핸드북: 실용적인 CNC 프로그래밍에 대한 종합 안내서. 산업 출판사, 제3판.

Siemens SINUMERIK 문서. 5-축 가공 기술 및 운동학.

하이덴하인 기술 매뉴얼. 5축 가공 작업을 위한 TNC 컨트롤.