대부분의 사람들은 3축 CNC 가공으로 충분하다고 생각합니다. 하지만 각진 구멍, 복잡한 표면 또는 까다로운 피처에 더 잘 접근해야 하는 경우 3축만으로는 충분하지 않습니다. 이때 3+2 CNC 축 가공이 필요합니다. 이 방법을 사용하면 고정된 각도에서 정밀한 가공이 가능하므로 설정이 줄어들고 정확도가 향상됩니다.
고정 장치 감소, 설정 횟수 감소, 정확도 향상 등 여러 가지 일반적인 문제를 해결합니다. 이제 어떻게 작동하는지 살펴보겠습니다.
3+2축 CNC 가공이란 무엇인가요?
3+2 가공 또는 위치 5축 가공은 두 개의 회전축을 사용하여 부품을 설정된 위치로 회전하는 것을 의미합니다. 고정되면 공구는 3축 동작을 사용하여 절단을 수행합니다. 회전축은 실제 절삭 중에는 움직이지 않습니다. 절단을 시작하기 전에 부품의 위치를 잡기 위해서만 움직입니다.
이렇게 하면 도구가 어색한 설정이나 특별한 고정 장치를 피하고 올바른 각도에서 피처에 맞출 수 있습니다. 각진 면의 구멍, 깊은 포켓, 복잡한 윤곽에 구멍을 뚫을 때 유용합니다.
회전축 설명(A축 및 B축)
A축은 X축을 중심으로 회전합니다. B축은 Y축을 중심으로 회전합니다. 이러한 움직임은 부품을 앞, 뒤 또는 좌우로 기울입니다.
A와 B를 결합하면 기계가 거의 모든 각도에서 부품을 고정할 수 있습니다. 따라서 평평한 설정에서는 막히는 표면에 도달하는 데 도움이 됩니다.
로터리 테이블 또는 헤드가 위치를 조정하고 절단 중에 잠긴 상태를 유지합니다. 따라서 완전한 5축 밀링보다 더 안정적으로 설정할 수 있습니다.
고정된 각도의 포지셔닝 대 연속적인 움직임
3+2 가공에서는 회전축이 공작물을 설정된 각도로 이동한 후 정지합니다. 공작물이 고정된 상태에서 기계가 절삭합니다. 이를 위치 또는 인덱스 가공이라고 합니다.
전체 5축에서는 공구가 절삭하는 동안 회전축이 이동합니다. 이것은 연속 가공입니다. 이를 통해 더 매끄러운 표면 마감과 더 복잡한 형상을 만들 수 있습니다.
하지만 고정 위치 설정이 더 안정적입니다. 또한 진동과 공구 편향을 줄여 공구 수명을 연장하고 정확도를 향상시키는 데 도움이 됩니다. 곡면이 필요하지 않지만 여전히 어려운 각도에 접근해야 할 때 이상적입니다.
3+2는 3축 및 5축과 어떻게 다른가요?
에서 3축 기계를 클릭하면 도구가 X, Y 및 Z 방향으로 이동합니다. 부품을 수동으로 재배치하지 않는 한 기울어진 표면에는 도달할 수 없습니다. 이로 인해 접근성과 정밀도가 제한됩니다.
완전한 5축 가공은 X, Y, Z, A, B의 다섯 축을 동시에 사용합니다. 절삭 중에 공구와 부품이 함께 움직일 수 있습니다. 따라서 한 번에 복잡한 형상을 만들 수 있습니다. 하지만 비용이 더 많이 들고 프로그래밍 지식이 더 많이 필요합니다.
3+2는 그 사이에 있습니다. 한 번에 5개의 축으로 모두 절단하지 않습니다. 두 개의 회전축을 사용하여 부품을 비스듬히 설정한 다음 세 개의 축으로 밀링합니다. 따라서 비용과 복잡성은 낮추고 3축보다 더 나은 접근성을 제공합니다.
3+2축 CNC 가공은 어떻게 작동하나요?
3+2축 CNC 가공은 부품을 기울여 제자리에 고정시킨 다음 표준 3축 작업처럼 가공하는 것입니다. 5축 설정의 도달 범위와 유연성을 제공하지만 프로그래밍이 더 간단하고 위험이 낮습니다.
파트 가공의 단계별 프로세스
- 부품 설계 각져 있거나 접근하기 어려운 피처를 포함하여 CAD로 작업할 수 있습니다.
- 모델을 CAM 소프트웨어로 가져옵니다. 각 표면 또는 피처에 대한 도구 방향을 설정합니다.
- 각도 선택 를 사용하여 회전축(A 및 B)이 파트의 방향을 올바르게 지정하도록 합니다.
- 부품 잠금 를 고정된 기울기 위치에 놓습니다. 기계는 회전 테이블 또는 헤드를 사용하여 이 작업을 수행합니다.
- 가공 사이클 실행 표준 3축 모션을 사용합니다. 도구가 X, Y 및 Z 방향으로 이동하여 피처를 자릅니다.
- 필요한 경우 위치를 변경합니다. 여러 각진 표면이 있는 경우 기계는 부품을 다시 회전하고 프로세스를 반복합니다.
공구 경로 생성에서 CAM 소프트웨어의 역할
CAM 소프트웨어가 핵심적인 역할을 합니다. 회전축의 각도를 정의하고 3축 이동을 위한 공구 경로를 생성합니다. 소프트웨어는 공구를 각 표면에 올바르게 정렬하기 위해 수학을 처리합니다.
최신 CAM 시스템은 3+2 전략을 지원합니다. 하나의 프로그램에서 여러 방향을 설정할 수 있습니다. 각 방향에는 공구 경로가 있습니다. 기계는 이를 차례로 실행합니다.
이렇게 하면 프로그래밍 시간이 단축되고 일관성이 향상됩니다. 또한 절단 전에 공구와 공작물 위치를 시뮬레이션하여 충돌을 방지하는 데 도움이 됩니다.
기계 설정 및 워크홀딩 요구 사항
3+2축 CNC 가공을 위한 설정에는 안정적인 고정 장치가 필요합니다. 부품을 기울이고 절단하는 동안 부품을 단단히 고정해야 합니다. 움직이면 오류나 손상이 발생할 수 있습니다.
대부분의 기계는 틸팅 로터리 테이블 또는 회전 헤드를 사용합니다. 설치는 간섭 없이 부품에 완전히 접근할 수 있어야 합니다. 픽스처는 콤팩트해야 하며 공구 경로를 막지 않아야 합니다.
필요한 경우 소프트 죠 또는 맞춤형 픽스처를 사용합니다. 정확도는 기계와 회전 중에 부품이 얼마나 잘 고정되어 있는지에 따라 달라집니다.
3+2축 CNC 가공의 이점
3+2 가공은 더 나은 도달 범위, 더 적은 설정, 더 매끄러운 결과를 제공합니다. 각진 피처가 필요하지만 완전한 5축 시스템의 비용이나 복잡성을 원하지 않을 때 현명한 선택입니다.
복잡한 부품을 간단하게
3+2 가공은 3축 기계가 할 수 없는 각도에 도달합니다. 한 번의 설정으로 복잡한 형상을 절단합니다. 더 이상 어색한 공작물 위치나 여러 픽스처로 고생할 필요가 없습니다.
더 나은 정밀도, 더 부드러운 마감
고정 각도 접근 방식은 진동이 적고 일관된 절단을 의미합니다. 더 깨끗한 표면으로 부품이 더 정확하게 나옵니다. 2차 마감 작업에 소요되는 시간이 줄어듭니다.
더 적은 설정으로 더 빠른 프로덕션
부품을 계속 재배치할 필요가 없습니다. 3+2 기계는 단일 설정으로 다각도 피처를 처리합니다. 따라서 3축 가공에 비해 생산 시간이 크게 단축됩니다.
5축을 대체할 수 있는 경제적인 대안
높은 가격 부담 없이 5축 기능을 이용할 수 있습니다. 3+2 장비는 구매 및 운영 비용이 저렴합니다. 각진 절단이 필요하지만 5축 동시 이동이 필요하지 않은 경우에 적합합니다.
한계와 과제
3+2 가공은 많은 장점을 제공하지만 모든 작업에 완벽하게 적합한 것은 아닙니다. 일부 부품이나 피처에는 여전히 전체 5축 동작이 필요합니다. 공구, 기계 또는 설정에 따라 다른 작업이 제한될 수 있습니다.
연속 윤곽 가공에 적합하지 않음
3+2 가공은 고정 위치 지정을 사용합니다. 회전축이 공작물을 기울인 다음 제자리에 고정합니다. 공구 경로는 표준 3축 모션으로 유지됩니다. 이는 평평한 표면이나 단순한 각도에 적합합니다. 하지만 부드러운 곡선이나 방향이 바뀌는 복잡한 윤곽을 연속적으로 따라갈 수는 없습니다.
도구 도달 범위 및 충돌 위험
부품을 기울여 각진 면에 도달하려면 더 긴 공구가 필요할 수 있습니다. 공구가 길면 구부러지거나 진동이 발생하여 정확도와 표면 마감에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 일부 각도는 공구 경로를 어색하게 만들기도 합니다. 클램프, 고정 장치 또는 테이블에 부딪힐 위험이 높아집니다.
기계 보정 및 유지보수 복잡성
3+2 기계는 회전 테이블 또는 회전 헤드를 사용합니다. 이러한 장비는 주축과 정렬 상태를 유지하기 위해 정기적인 보정이 필요합니다. 회전축의 정확도가 떨어지면 전체 설정에 영향을 미칩니다. 경사각의 작은 오차도 커팅을 망칠 수 있습니다.
일반적인 응용
3+2축 가공은 정밀도와 각진 피처가 중요한 산업에 적합합니다. 복잡한 형상이 필요하지만 전체 5축 동작이 아닌 작업에 적합합니다. 다음은 몇 가지 주요 사용 사례입니다.
항공우주 부품
3+2 가공으로 복잡한 괄호, 마운트 및 인클로저 항공우주용. 날개 구성품과 엔진 부품에 필요한 정확한 각도를 처리합니다. 이 공정은 중요한 비행 하드웨어에 대한 엄격한 허용 오차를 보장합니다.
의료 기기 가공
의료 제조업체는 정밀한 뼈 나사, 임플란트 가이드 및 진단 도구에 3+2를 사용합니다. 각진 가공 기능으로 의료 기기에 필요한 깨끗한 모서리와 멸균 표면을 만들어냅니다.
자동차 프로토타입
자동차 엔지니어들은 프로토타입 변속기 케이스와 서스펜션 부품을 제작할 때 3+2를 사용합니다. 테스트를 위한 적절한 각도의 기능적 프로토타입을 신속하게 제작할 수 있습니다.
정밀 툴링 및 금형
금형 제작자는 3+2의 깊은 캐비티와 복잡한 구배 각도를 가공할 수 있다는 이점을 누릴 수 있습니다. 사출 금형과 다이캐스트 공구를 정밀하게 제작하여 연마 시간을 단축할 수 있습니다.
3+2축 CNC 가공을 위한 설계
올바른 공작물 설계는 더 빠르고, 더 쉽고, 더 정확한 가공을 가능하게 합니다. 3+2축 설정을 설계할 때는 부품을 기울이는 방법, 공구가 표면에 도달하는 방법, 위험한 피처를 피하는 방법 등을 고려해야 합니다.
엔지니어를 위한 주요 설계 지침
먼저 각진 접근이 필요한 피처를 식별하는 것부터 시작하세요. 동일한 기울어진 위치에서 가공할 수 있도록 그룹화합니다.
중요한 표면을 도달 가능한 각도 이내로 유지하세요. 회전식 기울기에 쉽게 정렬할 수 있는 평평한 표면을 설계합니다. 지속적인 각도 변경이 필요한 디자인은 피하세요.
표준 공구 길이를 기준으로 계획합니다. 주요 피처를 부품 내부에 너무 깊게 배치하거나 픽스처 베이스에서 멀리 떨어뜨리지 마세요.
날카로운 내부 모서리를 최소화합니다. 표준 엔드밀 크기와 일치하는 반경을 사용하여 공구 마모와 가공 시간을 줄입니다.
언더컷 및 도구 간섭 방지
특별한 도구가 없는 한 벽 뒤나 표면 아래에 있는 피처는 피하세요. 표준 엔드밀은 부품을 기울일 계획이 아니라면 언더컷에 도달할 수 없습니다.
기울어진 경우 공구, 스핀들, 공작물 간에 충돌 가능성이 있는지 확인합니다. CAM 소프트웨어를 사용하여 각 각도에서 공구 경로를 시뮬레이션합니다.
절단 영역에서 벗어나지 않도록 픽스처를 설계합니다. 슬림하고 컴팩트한 클램프와 맞춤형 소프트 죠는 공작물을 기울일 때 간섭을 줄여줍니다.
허용 오차 및 치수 계획
어떤 피처가 같은 방향으로 가공될지 파악합니다. 이러한 피처를 동일한 허용 오차 영역 아래에 그룹화합니다.
여러 각진 면에 엄격한 허용 오차를 적용하지 마십시오. 부품 기울기를 변경하면 정렬 이동이 발생할 수 있습니다. 여러 위치에서 정밀한 공차를 유지하는 것은 더 어렵습니다.
GD&T(기하학적 치수 및 공차)를 사용하여 부품을 측정하는 방법을 제어합니다. 3+2 설정에서 허용 오차가 실제와 일치하는지 확인하세요.
결론
3+2축 CNC 가공은 3축 절삭의 단순성과 두 개의 고정 각도 회전축의 유연성을 결합한 것입니다. 이를 통해 단일 설정으로 여러 각도에서 부품을 기울여 가공할 수 있습니다. 전체 5축 동작이 필요하지 않은 복잡한 작업을 위한 비용 효율적이고 실용적인 솔루션입니다.
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안녕하세요, 저는 케빈 리입니다
지난 10년 동안 저는 다양한 형태의 판금 제작에 몰두해 왔으며 다양한 워크숍에서 얻은 경험에서 얻은 멋진 통찰력을 이곳에서 공유했습니다.
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케빈 리
저는 레이저 절단, 굽힘, 용접 및 표면 처리 기술을 전문으로 하는 판금 제조 분야에서 10년 이상의 전문 경험을 갖고 있습니다. Shengen의 기술 이사로서 저는 복잡한 제조 문제를 해결하고 각 프로젝트에서 혁신과 품질을 주도하는 데 최선을 다하고 있습니다.
