3+2축 CNC 라우팅과 진정한 5축 CNC 라우팅: 실용적인 엔지니어링 비교

제조업체들이 복잡한 3차원 부품 가공을 시작하면, 논의는 종종 기본적인 3축 CNC 라우팅에서 더욱 고급 구성으로 옮겨갑니다.

이 단계에서 흔히 다음과 같은 질문이 제기됩니다. 3+2축 CNC 라우터로 충분할까요, 아니면 진정한 5축 가공이 필요할까요?

두 시스템 모두 5축 운동을 포함하지만, 근본적으로 작동 방식은 다릅니다. 이러한 차이는 단순한 용어상의 차이가 아니라, 표면 품질, 생산 효율성, 프로그래밍 복잡성 및 장기적인 공정 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다.

이 기사는 다음을 제공합니다. 실용적이고 공학적인 비교 3+2축 CNC 라우팅과 진정한 5축 CNC 라우팅 사이의 차이점을 살펴봅니다. 각 접근 방식의 장점과 한계점을 명확히 하고, 특정 제조 요구 사항에 맞는 구성을 결정하는 방법을 제시하는 것이 목표입니다.

3+2축 및 진정한 5축 CNC 라우팅의 정의

3+2축 CNC 라우팅이란 무엇인가요?

3+2축 CNC 라우터는 3개의 선형 축(X, Y, Z)과 2개의 회전축을 포함합니다. 하지만 가공 중에는 오직 이 축들만 사용됩니다. 세 축이 동시에 움직입니다.

회전축은 절삭이 시작되기 전에 스핀들 또는 공작물을 고정된 각도로 위치시키는 데 사용됩니다. 위치가 정해지면 기계는 기울어진 방향을 따라 표준 3축 가공을 수행합니다.

이 방법은 때때로 이렇게 불립니다. 위치 제어 5축 가공.

진정한 5축 CNC 라우팅이란 무엇일까요?

진정한 5축 CNC 라우팅은 다음과 같은 기능을 제공합니다. 절삭 중 5축 모두의 동시 운동기계가 재료를 제거하는 동안 공구의 방향이 지속적으로 바뀝니다.

이러한 연속 보간법을 통해 절삭 공구는 최적의 접촉각을 유지하면서 복잡한 표면을 따라 움직일 수 있습니다.

운동학적 관점에서 볼 때, 이는 3+2축 가공보다 훨씬 더 복잡하며 기계 강성, 제어 시스템 및 CAM 소프트웨어에 더 큰 부담을 줍니다.

핵심적인 역학적 및 운동학적 차이점

축 동기화

3+2 축회전축은 설정 중에만 움직이고 절삭 중에는 움직이지 않습니다.
진정한 5축선형축과 회전축이 연속적으로 동시에 움직입니다.

이러한 차이점은 구현 가능한 기하학적 형태와 표면 연속성에 직접적인 영향을 미칩니다.

공구 방향 제어

3+2축 가공에서는 공구 방향이 절삭 과정 내내 고정되어 있습니다. 이로 인해 표면 곡률 변화에 적응하는 능력이 제한됩니다.

진정한 5축 가공에서는 공구 방향이 지속적으로 조정되어 복잡한 형상 전반에 걸쳐 최적의 접촉을 유지합니다.

기계 구조 요구사항

진정한 5축 CNC 라우터에는 다음이 필요합니다.

더 높은 구조적 강성
더욱 정밀한 회전축 부품
고급 서보 동기화
정교한 오류 보정

3+2축 시스템은 기계적으로 더 단순하고 일반적으로 유지보수가 더 쉽습니다.

표면 품질 및 기하학적 정확도

표면 연속성

곡면이나 자유형 표면에서 진정한 5축 가공은 공구가 표면에 수직으로 유지되기 때문에 더욱 매끄러운 전환을 만들어냅니다.

반면, 3+2축 가공은 분할된 공구 경로를 통해 곡선을 근사화합니다. 이로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

패싯 효과
공구 자국
표면 질감이 일정하지 않음

표면 무결성이 기능이나 미관에 직접적인 영향을 미치는 응용 분야의 경우, 이러한 차이는 매우 중요합니다.

여러 얼굴에 걸친 정확도

두 시스템 모두 3축 가공에 비해 수동 재클램핑 필요성을 줄여줍니다. 그러나 진정한 5축 시스템은 공정 전반에 걸쳐 연속적인 좌표계를 유지합니다.

이것은 다음과 같이 개선됩니다:

특징 간 정렬
위치 정확도
복잡한 부품의 반복성

프로그래밍 및 CAM 소프트웨어 고려 사항

CAM 복잡성

3+2축 프로그래밍은 표준 3축 워크플로우의 확장입니다. 많은 CAM 시스템에서 약간의 설정 작업만으로 이를 지원합니다.

진정한 5축 프로그래밍에는 다음이 필요합니다.

고급 툴패스 전략
충돌 감지
기기별 후처리 프로그램

프로그래밍 시간은 일반적으로 더 길지만, 적절한 용도에서는 설정 시간 단축과 가공 결과 향상으로 상쇄됩니다.

충돌 위험

진정한 5축 가공은 여러 축의 지속적인 움직임으로 인해 충돌 위험이 높아집니다. 따라서 정확한 시뮬레이션과 공구 경로 검증이 필수적입니다.

3+2축 가공은 절삭 중 공구 방향이 고정되므로 충돌 위험이 낮습니다.

생산 효율성 및 준비 시간 단축

설정 시간

3+2 축설정 단계를 줄여주지만, 여전히 여러 번의 위치 조정 단계가 필요할 수 있습니다.
진정한 5축단일 설정 가공을 극대화합니다.

설정 시간이 생산 비용에서 가장 큰 비중을 차지하는 경우, 진정한 5축 가공은 분명한 이점을 제공합니다.

사이클 타임

사이클 시간 비교는 부품 형상에 따라 달라집니다.

단순한 각진 형상은 3+2축 시스템에서 더 빠르게 가공될 수 있습니다.
복잡하고 연속적인 표면은 일반적으로 진정한 5축 시스템에서 더 빠르고 깨끗하게 가공됩니다.

효율성은 다음에서 평가되어야 합니다. 프로세스 수준개별 작업당이 아니라, 작업당으로 계산됩니다.

공구 수명 및 절삭 역학

절삭 각도 최적화

진정한 5축 가공은 절삭 공구가 최적의 접촉 각도를 유지할 수 있도록 합니다. 이는 다음과 같은 이점을 제공합니다.

칩 배출
열 방출
공구 수명

3+2축 가공에서는 절삭 각도가 고정되어 있어 표면 전체에 걸쳐 최적의 각도를 유지하지 못할 수 있습니다.

진동 및 안정성

공구 방향을 개선하면 절삭력과 진동이 감소합니다. 장기간 생산 과정에서 이는 더욱 일관된 결과와 낮은 유지보수 요구 사항으로 이어집니다.

응용 프로그램 기반 비교

3+2축 CNC 라우팅으로 충분한 경우

경사진 평면 표면
곡률이 제한된 부품
난이도 낮음~중간
예산 또는 기술 제약

3+2축 시스템은 다축 가공으로 나아가기 위한 효율적인 디딤돌이 되는 경우가 많습니다.

진정한 5축 CNC 라우팅이 필요한 경우

연속적인 곡면
언더컷 특징
높은 표면 마감 요구 사항
엄격한 다면 공차
복잡한 금형 또는 프로토타입

이러한 경우 3+2축 시스템은 실제적인 한계에 도달합니다.

비용, 기술 및 운영상의 절충

장비 및 운영 비용

진정한 5축 CNC 라우터는 다음과 같은 특징을 갖습니다.

초기 투자액이 더 높습니다
더욱 복잡한 유지보수
고급 운영자 교육

하지만 적절한 용도의 경우, 설치 및 재작업 감소로 인해 총 소유 비용이 더 낮아질 수 있습니다.

기술 요구 사항

진정한 5축 가공에는 다음이 필요합니다.

CAM 전문가
다축 운동학에 대한 이해
프로세스 계획 기술

이러한 요소들이 없으면 기계의 성능이 제대로 활용되지 못할 수 있습니다.

제조업체를 위한 의사결정 프레임워크

3+2축 CNC 라우팅과 진정한 5축 CNC 라우팅 중에서 선택할 때는 다음 사항을 고려하십시오.

기하학적 복잡성
표면 품질 요구 사항
설정 및 정렬 제약 조건
생산량 및 반복성
활용 가능한 기술 전문 지식

제약 조건이 기하학적이고 공정과 관련된 경우라면 진정한 5축 설계가 타당할 수 있습니다. 하지만 주로 위치 관련 제약 조건이라면 3축과 2축으로 충분할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

3+2축 가공은 5축 가공과 동일한 것인가요?

아니요, 3+2축 가공은 5축을 사용하지만 절삭 중에는 3축만 동시에 움직입니다.

진정한 5축 가공이 항상 표면 조도를 향상시키는가?

이 기술은 복잡한 곡선의 표면 마감을 개선하지만, 단순한 형상에서는 이점을 보이지 않을 수 있습니다.

진정한 5축 가공은 프로그래밍하기가 더 어려운가요?

네. 고급 CAM 소프트웨어와 숙련된 프로그래머가 필요합니다.

3+2축 가공기는 언더컷 가공을 처리할 수 있습니까?

제한적인 언더컷은 가능하지만, 복잡한 언더컷은 일반적으로 진정한 5축 가공이 필요합니다.

금형 제작에는 어느 쪽이 더 좋을까요?

복잡한 금형 캐비티는 표면 연속성과 공구 접근성 덕분에 진정한 5축 가공을 통해 이점을 얻는 경우가 많습니다.

3+2축 방식은 좋은 과도기적 선택지일까요?

네. 많은 제조업체들이 완전한 5축 시스템으로 넘어가기 전에 3+2축 시스템을 채택합니다.

결론

3+2축 CNC 라우팅과 진정한 5축 CNC 라우팅은 경쟁 기술이 아니라, 서로 다른 수준의 복잡성에 적합한 도구입니다. 이러한 기술의 기계적, 운동학적, 작동 방식의 차이점을 이해하면 제조업체는 실제 생산 요구 사항에 따라 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

올바른 구성을 선택하면 효율적인 가공, 일관된 품질 및 지속 가능한 장기 제조 성능을 보장할 수 있습니다.

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