3軸 vs 4軸 vs 5軸CNCルーター：実際の生産で何が変わるのか

メーカーが3軸、4軸、5軸のCNCルーターを比較し始めると、議論はしばしば「何軸の方が良いのか」という単純な質問に集約されてしまいます。しかし実際には、軸数だけでは生産性、精度、適合性は決定されません。

この記事では、 実際の生産で本当に変わるもの 3軸から4軸、そして5軸CNCルーティングへと移行していく中で、仕様チェックリストではなく、エンジニアリングの観点から機能の違いを理解できるようにすることが目標です。

目次

軸数と製造能力

軸を追加しても、加工結果が自動的に改善されるわけではありません。軸を追加するごとに、以下のことが可能になります。

  • 機械的な複雑さ

  • 制御の複雑さ

  • プログラミング要件

  • 校正とメンテナンスの要求

重要な問題は 軸の数 機械にはありますが、

各軸構成はどのような幾何学的問題を解決しますか?

3軸CNCルーター：長所と限界

3軸マシンの動作原理

3 軸 CNC ルーターは、切削工具を X、Y、Z に沿って移動します。工具の方向はスピンドルに対して固定されています。

この構成は機械的にシンプルで、コスト効率が高く、プログラミングも簡単です。

3軸が優れたパフォーマンスを発揮する分野

3 軸 CNC ルーターは次の用途に最適です。

  • フラットパネル加工

  • キャビネットと家具の部品

  • 看板製作と彫刻

  • ポケット化とプロファイリング操作

このような場合、サーフェス法線はツール軸に対して垂直のままになります。

実用的な制限

ただし、3 軸マシンでは次のような問題があります。

  • アンダーカット

  • 深い角度の表面

  • 複雑な曲線形状

  • 複数のセットアップを必要とする多面部品

追加のセットアップごとに次のものが導入されます。

  • アライメントエラー

  • フィクスチャの変動

  • 労働時間の増加

4軸CNCルーター：何が変わり、何が変わらないのか

第4軸が追加するもの

4軸CNCルーターは通常、 回転軸、 頻繁：

  • A軸（X軸を中心とした回転）

  • またはY方向に整列した回転テーブル

これにより、ツールを固定したままワークピースを回転させることができます。

典型的な4軸の使用例

4 軸マシンの優れた点:

  • 円筒形部品

  • ロータリー彫刻

  • インデックス作成操作

  • 再クランプなしで複数の面を加工

重要な制限事項

ほとんどの4軸ルーターは インデックスモード、 意味：

  • 機械が止まる

  • ワークピースを回転させる

  • 軸をロックする

  • カットを再開

これは ない 連続多軸加工。

3+2軸加工：よく誤解される

「5軸」として販売されている多くの機械は、実際には 3+2軸システム.

3+2軸の意味

  • 2つの回転軸が部品またはツールを位置決めします

  • 切断はX、Y、Zのみを使用して行われます

  • 回転軸は切断中に静止したまま

3+2軸で十分な場合

3+2 加工は次のような場合に適しています。

  • 斜めの穴

  • 多面角柱部品

  • セットアップ回数の削減

しかし、それは 連続的なツール方向を維持できない 曲面に沿って。

真の5軸CNCルーター：根本的な違い

真の 5 軸 CNC ルーターでは次のことが可能になります。

  • X、Y、Z、および2つの回転軸の同時移動

  • 連続工具方向制御

  • リアルタイム運動学的補間

実際の生産上の利点

実際には、これにより次のことが可能になります。

  • 複雑な部品のワンセットアップ加工

  • 自由形状ジオメトリにおける一貫した表面仕上げ

  • 工具の短縮と工具寿命の向上

  • カスタムフィクスチャの必要性の低減

何をするのか ない 自動的に改善

5 軸ルーターでは以下のことは保証されません。

  • より高い切削力

  • より速い送り速度

  • キャリブレーションなしでも精度が向上

これらは機械の設計とプロセス制御に依存します。

軸タイプ別の精度と誤差の累積

追加された軸ごとに追加のエラー ソースが発生します。

  • 回転軸のバックラッシュ

  • 軸直角度偏差

  • 運動学モデルの精度

  • 熱の影響

5軸マシンはセットアップ関連のエラーを削減しますが、 動作関連のエラー複雑度.

エンジニアリングの現実:

精度は固定具制御から運動制御に移行します。

プログラミングとCAMの複雑さ

軸数は CAM の要件に直接影響します。

  • 3軸: 基本的なツールパス、衝突リスクの最小化

  • 4軸: インデックス付きツールパス、中程度の複雑さ

  • 5軸：完全な衝突回避、ツール方向制御

5 軸加工では、CAM ソフトウェアの品質とポストプロセッサの精度が重要になります。

コストと機能のトレードオフ

軸階層を上に移動すると、次のことが増えます。

  • 機械コスト

  • トレーニング要件

  • プログラミング時間

  • メンテナンス作業

投資が意味を持つのは、 部品の形状がそれを正当化する.

適切な構成の選択

簡略化された意思決定ロジック:

  • 選ぶ 3軸 部品がほとんど平面である場合

  • 選ぶ 4軸 回転アクセスが必要な場合

  • 選ぶ 3+2軸 角度のある特徴が支配的である場合

  • 選ぶ 真の5軸 連続表面加工が避けられない場合

マーケティングのみに基づいて軸数を選択することは避けてください。

よくある質問

5 軸は常に 4 軸より優れていますか?

いいえ。連続的なツール方向付けが必要な場合にのみ適しています。

4 軸マシンは 5 軸マシンの代わりに使用できますか?

自由曲面加工やアンダーカットには適していません。

3+2 軸は真の 5 軸と同じですか?

No.3+2では同時5軸動作はできません。

5 軸によりセットアップが削減されますか?

はい、ただしパーツジオメトリがシングルセットアップ加工をサポートしている場合のみです。

CAM ソフトウェアは 5 軸加工に重要ですか?

その通りです。CAM が貧弱だと、追加軸の利点が打ち消されてしまう可能性があります。

結論

3軸から5軸CNCルーティングへの移行は直線的なアップグレードではなく、 製造戦略の転換.

各軸構成が実際に何を可能にするかを理解することで、過剰投資や活用不足を防ぐことができます。CNC加工では、 適切な機械は軸数ではなく形状によって定義されます.

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