CNC 加工技術はここ数年で、単純な工作機械からより高度な工作機械へと進化してきました。 5 軸 CNC 加工は、現在利用可能な最も先進的なプロセスの XNUMX つです。 サブトラクティブマシニングテクノロジーを実装し、部品作成に無限の可能性をもたらします。 この技術では、XNUMX 軸で動作する切削工具を使用して、ワークピースを希望の形状とサイズに切断します。
5 軸加工により、精度と精度、効率、信頼性が向上します。 また、軸数の増加により、5 軸フライス盤は他のものよりも優れた機能を備えています。 さらに、このプロセスでは、コンピューター数値制御 (CNC) による完全な自動化と管理が可能になります。 その結果、多くの信頼できる CNC 機械工場がこのテクノロジーを利用して、 精密CNC加工 サービスを提供しています。
この記事では、5 軸 CNC 加工の基本について説明します。 ここでは、5 軸加工とは何か、またそのプロセスがどのように機能するかを、さまざまな軸に分けて説明します。 また、この機械加工プロセスの使用の長所と短所、およびその一般的な用途についても学びます。 私たちが提供する情報は、5 軸テクノロジーを最大限に活用するのに役立ちます。
何が 5軸CNC加工?
この手順には、5 つの軸にわたる切削工具の同時移動が含まれます。 XNUMX 軸 CNC マシンは、複雑な部品を作成するために XNUMX つの回転軸と同時に動作する XNUMX つの直線軸を提供します。 これにより、通常、ワークテーブルまたは工具の傾きがさらに大きくなり、回転と移動が増加します。
5 番目の軸により、機械工は 5 回の操作で最大 5 つの面を加工できます。 これにより、プロセスが非常に効率的かつ正確になります。 また、最小限のセットアップで複雑な構造や機能を作成するのにも適しています。 いくつかの部品では XNUMX 面の一貫した加工が必要なため、このプロセスはいくつかの業界にとって価値が高まっています。
5 軸 CNC フライス盤の軸を理解するために、軸数が何を意味するのかを説明しましょう。 CNC加工。 加工軸数は、目的の製品を作成するために切削工具 (または原材料) が移動できる方向の数です。 たとえば、従来の CNC マシンには XNUMX 軸のカウントがあります。 したがって、切削工具は X、Y、Z 軸を横切る方向にしか移動できません。
切削工具は次のように動きます。
- X 軸の横方向。
- Y 軸に対して垂直。
- Z軸を前後に動かします。
5 軸マシニング センターは、ワークテーブルを傾斜 (および回転) することで直線軸の機能を高めます。 A 軸と C 軸と呼ばれる 2 つの追加の回転軸があります。 A 軸は傾斜テーブル軸とも呼ばれ、B 軸はテーブル回転軸です。 これらの軸を含めることにより、3 軸または XNUMX 軸 CNC 機械よりも複雑な形状の加工が可能になります。 以下の表は、軸の動きをまとめたものです。
| 軸 | ムーブメント |
| X | 左から右 |
| Y | 前から後ろへ |
| Z | 上から下へ |
| A | X軸周りの回転（前後に傾く） |
| B | Y軸を中心とした回転（左から右への傾き） |
どのように 5軸CNC加工 作業？
他の CNC マシンと同様に、5 軸 CNCフライス盤 機械はコンピューターの命令に依存しています。 機械に対してプログラムされた命令は、切削工具とワークの動きを制御します。 5 軸加工プロセスは、必要なコンポーネントの 3D CAD モデルを作成することから始まります。
この後、CAD モデルは CAM ソフトウェアにエクスポートされ、コンピューター プログラムに変換されます (Gコード）。 G コードには、CNC マシンの命令が含まれています。 これには、目的の部品の形状に従って作成されたツール パスが含まれています。 この命令は、直線軸 (X、Y、Z) に沿った切削工具の動きを制御します。 また、回転軸 (A および B) に沿ったワークテーブルの方向を制御して、目的のパーツを作成します。
このプロセスでは、5 回のセットアップでワークピースの 5 つの面を加工できます。 したがって、製造時間とコストが節約され、製品をより早く市場に投入できるようになります。 ただし、移動の速度と方向は XNUMX 軸加工機の種類と構成によって異なることに注意してください。
5 軸 CNC マシンの種類
5 軸加工機を使用すると、加工手順が強化され、拡張性が向上します。 マシニングセンタは製造業のニーズに合わせてさまざまなタイプを取り揃えています。
5 軸 CNC マシンの主なタイプは次の XNUMX つです。
頭/頭
ヘッド/ヘッドマシンは、ヘッド内に回転軸があります。 5 軸の頂点は、固定ワークテーブル内を移動するプラットフォーム上にあり、ワークピースを所定の位置に保ちます。 したがって、機械の主軸頭への工具の干渉を心配する必要はありません。
このようにして、頂点がワークピースの周囲を移動する可能性が高くなり、大型で重い部品の製造に適しています。 マシンテーブルは、回転エースの精度を損なうことなく重量に耐えることができます。 ただし、これらの機械の設計により、回転軸の動きが制限されます。
ヘッド/テーブル
ヘッド/テーブル マシンのセットアップには、ヘッドに XNUMX つの回転軸があり、回転テーブルにもう XNUMX つの回転軸があります。 回転軸の範囲は限られており、頭部にあります。 一方、回転軸はより広い（無制限の）範囲を持ち、テーブル内に配置されます。
この設定は、制限なくワークピースを一貫して回転できるため、有益です。 ただし、製作できるパーツの数には限りがございます。 これは、ワークが回転軸上にあるためです。
テーブル/テーブル
このセットアップでは、5 軸機械の回転軸がテーブル内にあります。 したがって、回転はすべてテーブル上で行われ、ヘッドは動きません。 これらの機械の設計は、アンダーカットの加工に適しています。 さらに、ヘッドが回転しないため、機械工はプログラミング段階でどのように切断が行われるかを簡単に確認できます。
ただし、この機械配置は、大型または重量のあるコンポーネントの加工にはあまり適していません。 この制限は、テーブルが過度の重量に耐えられないためです。
5軸CNC加工 構成 | 運用スタイル
前述したように、5 軸製造プロセスの軸の移動は CNC プログラムの命令に依存します。 5 軸を使用する CNC 加工操作スタイルには、基本的に XNUMX つあります。
トラニオン式
トラニオン型の機械は、A 軸が X 軸を中心に回転し、C 軸が Z 軸を中心に回転して動作します。 テーブルの動きは回転軸を示します。 つまり、両方の回転軸がテーブル内に配置され、ヘッドは静止したままになります (テーブル/テーブル)。 トラニオン型 5 軸 CNC 機械は以下の用途に適しています。
- 大量の作業量
- ヘッドの位置をずらすことなく重金属を除去
- より優れたアンダーカット機能
スイベル回転スタイル
スイベル回転スタイルの 5 軸 CNC マシンは、B 軸が Y 軸を中心に回転し、C 軸が Z 軸を中心に回転します。 この動きは、切断プロセス全体を通じてテーブルが水平に保たれるため、トラニオン スタイルとは異なります。 その結果、より重いコンポーネントをサポートできるようになります。 スイベル回転機械は次の用途に適しています。
- 大型部品の機械加工
- 短い切削工具を使用する
のメリット 5軸CNC加工
切削工具とワークピースを最大 5 面まで同時に移動できることは、多くの業界にいくつかの利点をもたらします。 これにより、複雑な部品をコスト効率よく効率的に製造できます。
この製造プロセスの主な利点は次のとおりです。
簡単なセットアップ操作
5 軸 CNC 機械を使用すると、3 つの表面を同時に加工できます。 従来の 5 軸加工の場合、複数の面を持つ部品を加工するには複数のセットアップが必要になる場合があります。 しかし、XNUMX 軸テクノロジーを使用すると、輪郭のある部品やその他の多くの面を持つ部品の加工が XNUMX つの構造で完了します。 これにより、複雑な形状のコンポーネントを少ないセットアップで製造できるようになります。
複雑な形状の機械加工 (GD&T コールアウト)
この加工プロセスで回転を追加すると、より複雑なデザインや形状を実現するのに役立ちます。 この機械により、これまでは複数の特別な治具を使用することによってのみ可能であった円弧や角度のシームレスな加工が可能になります。 5 軸フライス加工プロセスでは、XNUMX 回の操作で部品を回転させて希望の形状を実現できるため、複雑な治具が不要になります。
さらに、この技術は GD&T コールアウトとうまく組み合わせて、5 回の操作でデータム フィーチャを生成します。 XNUMX軸フライス加工も適しています CNC 加工アプリケーション 複雑な輪郭の表面では表面プロファイルの公差が必要です。
高精度と再現性
関連する追加のセットアップ CNC加工と比較した手動加工 機械工が製造中に正確な位置合わせを失う原因となります。 ただし、5 軸 CNC フライス加工に伴う最小限のセットアップにより、エラーの可能性が減り、優れた品質を達成するために必要な精度が向上します。
現在利用可能なさまざまなタイプの 5 軸機械により、加工中にワークピースをさまざまな角度で再配置する必要がなくなります。 したがって、加工公差が確実に向上します。 さらに、一部の機械構成では、より短い切削工具の使用が可能になります。 これにより、ツールの寿命が延び、再現性が保証されます。
高い切断速度
5 軸加工により、切削工具は切削面に対して接線方向になります。 この配置により、ツールが回転するたびにより多くの材料を除去できます。 したがって、サイクルタイムと全体的な加工コストが削減されます。
滑らかな表面仕上げ
この技術の追加の軸により、ワークピースの適切な方向が確保され、ワークピースが切削工具に近づきます。 その結果、より短い切削工具を使用して目的の形状を作成できます。 これらの短い工具は、ほとんどまたはまったく振動せずに非常に高速で切断できます。
振動が少ないと、完成品に「びびり」マークが付く可能性がさらに低くなります。 垂直加工プロセスにより、角度のある表面を加工する際のスピンドルの使用率も向上します。 このようにして、この技術でより良い表面仕上げを達成し、後処理に関連するコストと時間を削減できます。
サイクルタイムとコストを節約
5 軸加工部品はプロセスが高速であるため、多くの場合 XNUMX 回の操作で完成します。 セットアップを XNUMX 回行うだけで、時間と費用を節約できます。 さらに、寿命が長く、より短い切削工具を採用することで、定期的に工具を交換する必要がなくなり、お金と時間を節約できます。
さらに、5 軸フライス加工プロセスを自動化できるため、人的作業と労力の必要性が軽減されます。 これにより、プロセスにかかる人件費が削減されます。 したがって、5 軸 CNC 加工は、製品の市場投入を加速するコスト効率の高いソリューションです。
の短所 5軸CNC加工
5 軸 CNC テクノロジーには多くの利点がありますが、その使用は一部のアプリケーションにはあまり適していません。
このプロセスでは次のような問題が発生します。
初期費用が高い
5 軸 CNC マシンとその必須ソフトウェアの購入コストは高額です。 3 軸マシニング センターに必要な値よりもはるかに高い値です。 同様に、機械のメンテナンス要件も従来の工作機械よりも非常に困難です。 この側面により、5 軸加工部品の加工コストも直接増加します。
難しいプログラミング
追加の XNUMX つの回転運動とその運動の空間的軌跡は抽象的で複雑です。 たとえば、自由曲面を処理するには、次のことが必要になります。
- 複数の座標変換を渡します。
- 複雑な空間幾何学的操作を実行します。
- 各軸の動きの調整を考慮してください。
これらはすべて、衝突や干渉を回避し、適切な量の補間モーションを確保するために必要です。 したがって、望ましい加工精度、精度、および表面品質を得るには、プログラミングがより困難になります。
オペレーターに対するより高い要件
5 軸 CNC フライス加工は、高度なプログラミング、機械のセットアップ、操作を伴う高度なテクノロジーです。 したがって、このプロセスには高度な技術を持ったオペレーターが必要です。 これは多くの場合、人件費の増加につながります。
を最大限に活用する 5軸CNC加工
5 軸機能が十分に活用されていないのはよくあることです。 オペレーターの中には、機械の機能をすべて理解していない人もいます。 最先端の操作のためのプログラミング知識を持たない人もいるでしょう。
次のヒントは、この製造プロセスの利点を活用するのに役立ちます。
適切なコントロールとソフトウェアを選択する
5 軸テクノロジーの使用を決定する前に、十分な情報を得るようにしてください。 顧客からのデータを分析し、正確性を確認します。 コンポーネントをよく見て、事前テストが必要かどうかを確認してください。
シミュレーション ソフトウェアは、翻訳前にプロセスを検証するのに役立ちます。 CAD設計 CAM モデルに変換します。 このソフトウェアは、工具の長さ、干渉、部品のサイズを監視するのに役立ちます。 5 軸マシンの機能を補完するプログラムやソフトウェアに投資する必要があります。 さらに、コスト分析を行って、ジョブに対して最もコスト効率の高いプロセスを使用していることを確認することをお勧めします。
衝突を避ける
5 軸ツール パスの作成には、多くの場合、高速切削とクラッシュのリスクの軽減との間の一般的なトレードオフが伴います。 衝突すると、コンポーネントの欠陥、機械の損傷、または部品の廃棄につながる可能性があります。
幸いなことに、特定のソフトウェア ツールを使用すると、これを解消できます。 ソフトウェア プログラムは、ツールのあらゆる動作を先読みして、何かに遭遇するかどうかを確認します。 限り、 CNC加工設計 が正しくモデル化されていれば、ソフトウェアは衝突が発生する前にそれを認識します。
工具検出システムの選択
5 軸 CNC 加工は高い生産性を保証しますが、エラーのリスクも高まる可能性があります。 これは、間違った工具の使用または破損した切削工具の使用という形で発生する可能性があります。 工具検出システムを使用すると、このようなエラーを最小限に抑えることができます。 このシステムは、使用したいツールを分析して、適切なツールを選択するのに役立ちます。
キネティクスを実行する
ランニングキネティクスにより、あらゆる機能の詳細を正確に達成できます。 これは、軸の回転点に対する切削工具の正しい位置を理解するのに役立ちます。
一般的な用途 5軸CNC加工
この製造プロセスは、高精度、複雑な形状、厳しい公差を必要とするさまざまな業界の用途に適しています。
典型的なアプリケーションは次のとおりです。
航空宇宙コンポーネント
航空宇宙産業では、輪郭のあるエッジや複合形状を備えた有機的な形状のコンポーネントが必要です。 航空宇宙部品は独特で幾何学的に複雑であるため、5 軸加工が最適な技術となっています。 このプロセスにより、高レベルの詳細が実現され、カッティング ヘッドを再固定する必要性が減ります。 したがって、航空宇宙用途の部品は業界標準を満たし、可能な限り精度が保たれます。
医療機器
医療機器の製造においては、品質と精度に妥協の余地はありません。 5 軸製造プロセスの高精度機能は、厳しい医療要件を満たすインプラント、デバイス、その他の機器の製造を支援します。 ほとんどのコンポーネントは小さくて複雑です。 その他には、複雑な電気スキャンおよび監視装置があります。 5 軸テクノロジーは、これらのコンポーネントを生産する効率的かつコスト効率の高い手段を提供します。
エネルギー生産
エネルギー業界では、太陽光発電システムや発電所など、複雑で高度なコンポーネントが必要になることがよくあります。 5 軸加工の急速な出現により、エネルギー機器の詳細かつ特定の部品の CNC 精密加工が保証されます。 これらの部品は耐久性を高めるために機械加工されており、作業スペースに安定性をもたらします。
Entrupyを選ぶ理由 5軸CNC加工 他のテクニックよりも
5 軸マシニング センターと他の技術のどちらを選択するかは、非常に難しい場合があります。 最良の選択を確実に行うために考慮すべき要素は数多くあります。 このテクノロジーと他の方法を比較します。
5軸CNC加工 vs. 3+2 軸 CNC 加工
多くの人がこれら 5 つのテクニックを混同する傾向があります。 連続 5 軸加工とも呼ばれる 3 軸 CNC 加工には、2 つの軸に沿った切削工具の連続回転が含まれます。 これに対し、3+XNUMX 軸加工は XNUMX 軸のプログラムを実行します。 このプロセス中、切削工具はある角度でロックされます。 XNUMX つの回転軸によってこの角度が決まります。
5+3 軸 CNC 加工に対する 2 軸の主な利点は速度です。 後者では、各工具の向きの間で機械を定期的に停止および起動する必要があります。 ただし、前者は 5 回の操作で切断が完了します。 さらに、3 軸加工は複雑な表面に適していますが、2+XNUMX 軸 CNC 加工は主に平面加工に適しています。
5 軸加工機は必要なクランプが少なく、特別な治具が不要なため、3+2 軸加工機よりも加工コストが低くなります。 ただし、5 軸テクノロジーに関連するプログラミングは 3+2 軸加工よりもはるかに複雑であることに注意してください。
5軸CNC加工 対 3D プリント
5 軸 CNC 加工プロセスとは異なり、3D プリントはコンポーネントを一度に XNUMX 層ずつ構築する積層造形プロセスです。 これらのテクノロジーは動作モードが異なりますが、アプリケーションには重複する部分が多くあります。 どちらも高精度、迅速な納期、高い再現性、優れた表面仕上げを提供します。
3Dプリントには特別なものは必要ありません 備品 またはツーリング。 そのため、初期設定コストも最小限で済みます。 ただし、5 軸 CNC マシンは 3D プリントよりも優れた寸法精度を提供します。 小さな部品から非常に大きな部品まで正確に加工できます。 3D プリントで非常に厳しい公差を得るには、追加の後処理操作が必要になります。
RapidDirect と連携する 5軸CNC加工
5 軸加工について説明すると、5 軸 CNC 加工について包括的に理解できるようになりました。 製造体験を自分で担当する時が来ました。 5 軸 CNC マシンは製造プロセスを簡素化し、より迅速でコスト効率の高い生産を保証し、精度と精度を向上させます。 ただし、すべてのデザインに最適なわけではありません。 たとえば、3 軸または 4 軸 CNC 機械は、正確な切り抜き、穴、キャビティの作成に適しており、コスト効率が高い場合があります。
したがって、プロジェクトを開始する前に CNC 加工の専門家に連絡することが重要です。 RapidDirect は主要な企業です CNC機械加工サービス 世界中のプロバイダー。 当社は、Hermle C5、C650、C400、C250、C42 など、複数の 22 軸 CNC マシンを所有しています。 当社の強力な 5 軸 CNC 加工サービスは、高品質、短納期、競争力のある価格で高精度 CNC 加工部品を製造できます。
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