5軸CNC加工とは何ですか?
5 軸マシンは、コンピュータ数値制御マシンの最も先進的な形式です。これらの機械を使用すると、ワークピースを複数の軸から操作できるようになります。3 軸 CNC 機械で使用される 5 つの通常の軸 (X、Y、Z) に加えて、これらの XNUMX 軸機械は、追加の XNUMX 番目と XNUMX 番目の軸に基板を移動できます。これはスピンドルの回転によって達成されます。これらの軸は、A、B、および C 軸としてよく知られています。
例えば、通常の3+2軸、3軸、0+4軸の機械では多くの複雑な操作を行う必要があり、これらの機械ではフルタイプのオペレータが必要となり、時間がかかりすぎ、表面仕上げが悪くなり、1軸の機械ではこの問題は、機械工に 5 つの回転軸を追加して、あらゆる種類の複雑な操作を短時間で実行し、加工結果を向上させることで解決します。
まず、加工目的にどの加工サービスが必要になるかを決定する必要があります。製品の相談や設計図については、専門家による相談が必要です。 www.bccncmilling.comでは、専門のエンジニアや機械工からの無料相談や製品モックアップを入手できます。
5 軸マシンのセットアップ方法:
5 軸加工の構成:
製品の作業負荷と設計に応じて、機械は軸、加工する部品、表面仕上げのニーズに関してさまざまな方法でセットアップされます。主な調整は次の 2 つです。
スイベル回転スタイル:
これらの機械は、回転軸の加工に主軸の回転を使用します。この場合、テーブルが常に水平になるため、このセットアップは重量部品の加工に最適です。
トラニオン式:
Turnin スタイルの機械は、移動テーブル技術のおかげで、大容量のアートを加工する必要がある場合に使用されます。これは、スピンドルによって占有されるスペースがないため理想的です。
動作軸とその方向は次のとおりです。
- X 軸 – 左から右へ
- Y 軸 – 前から後ろへ
- Z軸 – 上下
- A 軸は X 軸を中心に 180° 回転できます
- B 軸は Y 軸を中心に 180° 回転できます
- C 軸は Z 軸を中心に 180° 回転できます
プログラミングと仕様:
5 軸 CNC 加工では、5 つの異なる軸からの最も高度な加工オプションが提供されます。これは、高度な CNC プログラミング ソフトウェアでのみ実現できます。この高度な CAD-CAM プログラミング ソフトウェアには、高度なプログラミングと衝突防止オプションが備わっています。プログラマーは無数の方法でカスタマイズできます。
これらの高度な機能により、これらの機械は特別なチェックを行わずに長時間稼働することができます。 5 つの軸はすべて図面に従ってプログラムされており、機械は CNC コントローラーを介して残りの機械加工操作と切削を実行できます。
5 軸 CNC 加工を選択する理由:
特に複雑で高精度な部品の効率と耐久性を求める場合、5 軸の加工は通常の 3 軸、3+2 軸、または 3D プリントよりもはるかに優れています。5 軸の加工により、オペレータは必要な範囲内で望ましい結果を得ることができます。最小限の時間を高精度で実現します。
5 軸プリンティングと 3D プリンティングの比較:
これら 3 つの製造技術の主な違いはその運用技術であり、最近非常に人気のある 5D プリンティングは基本的に積層造形技術です。 3 Axis の加工技術はサブトラクティブ マニュファクチャリングに属します。特定の部品や領域には 5D プリントを使用できます。しかし、高精度で複雑な設計の製造には、XNUMX 軸機械は適しません。
5 軸と 3+2 軸:
3+2 軸マシンと 5 軸マシンの区別は少し難しいです。ほとんどの人は 3+2 軸マシンを 5 軸と考えていますが、実際には 5 軸のインデックスマシンです。製造中に起動または停止の要件が必要です。 5 軸機械は、支援なしで同じ部品をより短い時間で高仕上げで生産できます。
5軸CNC加工の費用はいくらですか?
CNC 加工サービスの料金内訳:
ほとんどの CNC 加工サービスは、専門知識、Advance Machinery 認定、過去のプロジェクト記録、専門オペレーターに基づいて評価されています。加工工場の専門知識が豊富であればあるほど、より高い価格と品質を提供します。
たとえば、CNC 旋削加工は、高軸機械に必要な材料、専門知識、高度な訓練を受けたオペレータのおかげで、多軸加工オプションよりも一般的に安価です。したがって、クライアントのサービスの総コストはプロジェクトの詳細によって異なります。
CNC 加工の価格予算を理解するには、以下の要素を考慮する必要があります。
マテリアル
材料の種類と加工特性は、製品の全体的なコストに影響を与える既知の要因です。主な要因は次の 2 つです。
- 原材料の入手可能性と価格
- 材料加工費。
一部の材料は安価に購入できますが、延性や引張強度などの特性により、製造が非常に困難です。たとえば、アルミニウムの延性はより優れていますが、高炭素鋼の延性はわずかに劣ります。
たとえば、スチールとアルミニウムでは、スチールの方が耐久性が高くなりますが、アルミニウムに比べて価格が少し高くなります。ただし、スチールの方が機械加工が多く、疲労しやすいです。主に使用される材料は、
- 鋼鉄
- 真鍮
- 銅
- 鋳鉄
- アルミなどご希望の条件に合わせてご利用いただけます。
注文数量
大量注文により消費者にとっての単位あたりのコストが下がるため、総コストは機械加工するコンポーネントの数に影響されます。まとめ買いすることで期間が短縮され、材料費も安くなるからです。
ジオメトリ:
コンポーネントの形状とサイズも注目すべき要素です。サイズが大きくなると、より多くの材料を機械加工する必要があり、複雑な部品には高レベルのプログラマーが必要になったり、場合によっては機械加工後に特定の認定が必要になったりするため、最終的に全体のコストが増加します。
公差気密性
CNC 加工では、高い公差を提供する工場は精度を意味します。高い公差と精度を提供する機械工場は、最終的には長年のスキルとプログラミング能力に依存する図面の正確なモデルを提供することを意味します。高度な専門知識を持つオペレーターと労働力が最終的に製品を向上させます。単純に、より多くの注意やリソースが必要になると、プロジェクトの価格も高くなります。
中古機器
CNC 加工設備は安くはありませんが、複数の機械がなければ正規のショップは運営できません。製品によっては複数の操作が必要で、高軸加工機が必須であるため、これらすべての要素が加工サービスの価格に明確な影響を与えます。
マシン仕様:
- 高い公差と精度。
- 機械のパワーと切断速度。
- スピンドルパワー。
- CNCマシンのサイズ
電気：
CNC 加工コストのもう 1 つの重要な側面は、機械のパワーです。これは、スピンドルの回転数または生成可能なトルクによって決まります。さらに、サーボ モーターは重機にとって重要な要素です。
理解を深めるために、前述の仕様を持つ 0.18 台の CNC マシンを比較してみましょう。趣味の Sainsmart Genmit のステッピング モーターは 6 フィート ポンドで動作しますが、Zimmerman FZ100 のようなプロ仕様の 68 軸 CNC のステッピング モーターは 6 フィート ポンドで動作します。これは、400 軸 CNC マシンのサーボ モーターが趣味のステッピング モーターの XNUMX 倍のフルパワーであるためです。
軸：
機械の自由度が高くなるほどコストも高くなります。そのため、5 軸 CNC マシンは、従来の 3 軸および 4 軸マシンよりも少し高価です。
5 Axis のマシンを考慮すると、値札ごとに次のようにさらに分類されます。
- 3+2 軸マシン
- 4+1 軸マシン
- 完全な 5 軸マシン
仕上げ工程
表面仕上げと機械加工後のプロセスにより、全体のコストが増加します。ほとんどの医療部品や航空宇宙部品など、一部の材料では安全性と耐久性を確保するために機械加工後に処理が必要であり、使用される可能性のある表面仕上げ技術には次のものがあります。
- 陽極酸化
- 熱処理
- 研磨
- 特殊加工
- 絵画
- クロミング
- クロムスパッタリング
- メタライジング
- シルクスクリーン
- 黒化
- 水の移動
上記のテクニックをすべて適用する必要はありません。製品ブループリントに関する詳細な議論については、www,bccncmilling.com で当社の専門家に相談してください。
5軸加工のメリット
複雑な加工:
5 軸機械は、航空宇宙産業、医療産業、石油ガス産業など、複雑な操作、部品、複雑な設計、高い許容誤差を必要とする産業で最も一般的に使用されています。
単一セットアップ:
3 軸機械では複数のアライメントが必要となるため、価格、時間がかかり、加工後のエラーの可能性が高くなります。一方、5 軸機械は単一セットアップのデバイスであり、効率を向上させ、時間を短縮し、コストを削減し、操作エラーを排除します。
短いリードタイムで高い生産性を必要とする自動車、航空宇宙、医療、その他の業界は、これらの代替機械加工の恩恵を受けることができます。 3 軸加工セットアップでは、各加工操作の後にプログラムを複数回セットアップする必要があります。ただし、この問題は 5 軸機械を使用すると簡単に解決でき、最小限のリードタイムで優れた生産性を実現できます。
高い表面仕上げ:
通常の 3 軸または 3+2 軸機械で製造された部品は、表面仕上げのための機械加工または積層造形作業の後に必要となります。しかし、5 軸機械では、通常の 3 つの直線軸にもかかわらず、回転軸により機械がワークピースの各部分に到達することができ、その高い安定性により振動の影響が少なく、結果として高い表面仕上げが得られます。
生産性の向上：
回転可能な軸と最新のプログラミング技術により、5 軸機械は複雑な加工タスクを同時に実行できます。オペレーターは命令プログラミング コマンドを XNUMX 回入力するだけで済み、必要に応じて可能な限り短い時間で実行されます。
コスト削減：
コスト削減は 5 軸のマシンの最も重要な側面です。生産性が向上し、3 軸のマシンで行われる再校正と再プログラミングの必要性がなくなるため、大量生産により大幅なコスト削減と材料の無駄が発生します。
高精度と公差:
さらに、これらのデバイスは高レベルの精度と耐性を備えており、これは医療および軍事用途で特に重要です。 5 軸機能と複雑なプログラミングにより、方向に関して非常に正確な完成品が得られます。
5 軸加工の短所:
コストが高すぎる
5 軸機械を導入する場合の欠点の 5 つは、導入の予算がかかることです。 3 軸加工機は設置費用が高く、実際、工作機械やメンテナンスのコストも通常の XNUMX 軸加工機よりも高くなります。
複雑で難しいプログラミング:
これらの 5 軸加工機の動作には高度な CAD-CAM プログラミングが必要ですが、回転軸のプログラミングが適切に行われないと、ワークや加工ツールを損傷する可能性があります。
さらに、適切な表面仕上げと高精度を実現するには、専門のプログラマが必要となり、全体のコストが高くなります。
5 軸機械のアプリケーション:
航空宇宙：
航空宇宙産業では、主に、ユニークで幾何学的にインタラクティブで、高レベルの詳細が要求される部品が必要です。このタイプの描画には、5 軸機械が最適です。さらに、XNUMX 軸機械は、航空宇宙産業に必要な高精度の結果を得るために、部品全体を XNUMX 回のパスで作成する能力を備えています。
医療：
医療現場では微細な仕上げや機械加工が必要な部品が頻繁に必要となります。 5 軸 CNC マシンは、厳しい医療基準を満たすインプラントやその他の医療機器の部品を製造できます。
軍隊：
精度は軍事機器にとって非常に理想的なものであり、軍事機器、特に現代兵器では、潜水艦部品、タービンやコンプレッサーのブレード、高性能エンジン部品、ステルス用途、スマート兵器、センサー、さらには核兵器においても多くの機械加工が必要となります。
これらの CNC マシンの用途を見つけることができる他の業界には、次のようなものがあります。
- 薬剤
- エネルギー分野
- 自動車
- 造船など
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