5 軸と 3 軸の CNC 加工: カスタム パーツを最適化する

5 軸と 3 軸 CNC機械は、精密製造において避けては通れない最も重要な考慮事項の 1 つです。

設計内に複雑な曲面、角度のある穴、多面的な精密フィーチャーが存在することを考慮すると、複数のクランプ設定を使用して 3 軸機械で加工を実行するか、単一の設定を使用して 5 軸機械で加工を実行するかを選択する必要があります。

エンジニアとバイヤーに最高の費用対効果と品質を提供するには、正しい決定を下すための最初のステップは、 5 軸 CNC 加工と 3 軸 CNC 加工の違いとバリエーションを理解することです。次の記事では、2 つの機械の違いとバリエーションに関する具体的な分析を示します。

主要な回答のまとめ

比較寸法	3軸CNC加工	5軸CNC加工	JS Precision の視点
コア機能	機械は 3 つの直線軸 (X、Y、Z) を移動し、 1 つのクランプ設定で 1 つの表面を加工します。	3軸加工では、2つの回転軸を含めることにより、1回のセットアップで5面や複雑な曲面の加工が可能になります。すべてのコンポーネントが 5 軸加工を受けるわけではありません。	お客様のコンポーネントに応じて、コスト効率の高い機械加工プロセスをアドバイスします。
コストの内訳	工作機械と人件費のコストは削減されますが、複雑なコンポーネントの追加加工により、クランプ工程の数と治具のコストが増加します。	5軸旋盤は高価であり、プログラミングも高価ですが、処理と治具を削減することで、複雑なコンポーネントの処理コストを下げることができます。	当社は透明性のある原価計算を提供し、5 軸 CNC 加工の実際のコストを内訳します。
ベストアプリケーション	板状部品や角柱のほか、多面での加工が必要な部品。	航空宇宙部品、インペラ、タービン、複雑な金型、医療用インプラント部品、および連続曲面や角度のある要素を含むその他の 5 軸加工部品。	弊社では 3 軸から 5 軸加工までの機械のマトリックス全体を備えており、お客様の作業を適切な機械で行うことができます。

重要なポイント

• 5 軸 CNC 加工の顕著な利点は、単一のクランプ設定内で複雑な形状を加工できるため、精度、表面仕上げが向上し、作業が軽減されることだと言えます。
• 単純なコンポーネントの場合は 3 軸加工の方が経済的ですが、複雑なコンポーネントの場合は 5 軸加工の方が全体的な効率が向上するため、全体的な支出を削減できます。
• 委託製造業者を選択する際には、工作機械のブランドではなく、技術導入の経験、プロセスを統合する能力、および品質管理プロセスが主に考慮されるべきです。

5 軸 CNC と 3 軸 CNC: JS Precision は正しい意思決定に役立ちます

精密製造、つまり 5 軸 CNC マシンの専門性が製品の全体的な競争力の決定的な要素となりますが、コストの最適化には 5 軸 CNC マシンと 3 軸 CNC マシンの正しい選択が重要です。

国際標準化機構の規格ISO 10791-6:2014 , 「工作機械 - 試験条件 - 第 6 部：5 軸マシニングセンタの幾何学的精度」では、合理的な選択を重視し、 5 軸マシニングセンタの精度評価基準と適用限界を正確に規定しています。

JS Precision は、5 軸と 3 軸の両方の加工において 15 年以上の実務経験があると主張しています。 JS Precision は、航空宇宙、医療、自動車などのハイエンド業界の500 社を超えるクライアントにサービスを提供してきました。同社は、複雑な部品のカスタマイズされた加工プロジェクトを 1,000 件以上完了してきました。

当社は、ドイツのDMG MORI社と日本のマザック社によってそれぞれ製造された最高級の5軸および3軸加工機を備えているだけでなく、CAMプログラミング、プロセスの最適化、および品質管理に熟練したエンジニアのグループを雇用しています。

独自の加工データベースを活用することで、さまざまな部品の加工における最適解を即座に見つけることができます。

たとえば、医療クライアントの整形外科インプラント プロジェクトでは、3 軸加工を使用した場合、大きな精度の変動と長い納期サイクルに悩まされていました。 5 軸 CNC 加工で最適化され、部品の形状と位置の公差は最終的に±0.02mm 以内に安定し、納期サイクルが 40% 短縮され、クライアントの総コストが 25% 節約されました。

当社の成功事例は、単体のプロトタイプから量産まで多岐にわたり、すべてのデータで検証および追跡可能です。

5 軸 CNC 加工と 3 軸 CNC 加工のどちらを選択するか迷った場合、または 5 軸加工に伴うコストと納期のリスクに関して同様の疑問がある場合は、遠慮なく JS Precision 技術チームにご連絡ください。

5 軸 CNC と 3 軸 CNC の主な違いは何ですか?

5 軸 CNC と 3 軸 CNC のどちらを購入するかを正しく決定するには、動作の寸法の違いと加工の柔軟性に関する知識が不可欠であることを理解することが非常に重要です。

5 軸 CNC と 3 軸 CNC: 違いは何ですか?

あ 3軸CNCマシンの動作は X、Y、Z 軸のみに基づいて制限されているため、1 回のセットアップで材料の上面の加工操作を実行できます。

5 軸 CNC では、2 つの回転軸 A と C が追加され、ツールが複数の角度からワークピースにアプローチできるため、1 回のセットアップで 5 つの表面と複雑な曲面領域の加工が可能になります。これは品質、効率、さらには設計の自由度において大きな進歩であるため、複雑な部品には 5 軸 CNC 加工が採用されています。

なぜ「セットアップの数を減らす」のか?

5 軸 CNC と 3 軸 CNC の主な利点の 1 つは、セットアップ数の削減です。クランプ操作を複数回行うと位置決め誤差が生じ、部品の精度に影響を与えます。 5 軸加工は、1 回のクランプ内で多面加工を完了し、このエラーを発生源から直接カットすることで、クランプ時間と人件費を節約し、部品の損傷リスクを軽減します。

図 1 3 軸工作機械は 3 本の直線軸に沿って動作しますが、5 軸工作機械は回転運動を加えます。

コストの解読: 3 軸と 5 軸の CNC 加工の価格要因

5 軸 CNC 加工は常に 3 軸加工よりもコストがかかるというのは、よくある誤解です。これは真実ではありません。を決定するには多くのことが必要です CNC5軸価格。時間当たりのコストを計算する問題ではありません。

3 軸と 5 軸 CNC 加工: 価格の比較

比較寸法	3軸CNC加工	5軸CNC加工
工作機械購入費	50,000～150,000米ドル	20万～80万米ドル
時給	40～80ドル/時間	80～150ドル/時間
クランプ数	複数、特殊な治具が必要	単一で複雑な治具は不要

3 軸 CNC に関連する利点としては、工作機械の購入と操作のコストが低いこと、プログラミングが容易であることが挙げられます。ただし、複雑な部品では多数のクランプが必要となり、精度が低下する可能性があります。

5 軸 CNC には工作機械の購入やプログラミングに高額な費用がかかる場合がありますが、「シングル クランプ」技術により、3 軸 CNC で複雑な部品を製造する場合に比べて安価になります。

最終的な 5 軸 CNC の見積もりに影響を与える主な要因は何ですか?

CNC 5 軸の価格はプロジェクトに応じて調整され、主要な影響要因は次のとおりです。

• パーツの複雑さ。
• 加工する材料の種類（チタン合金などの難削材の場合はさらに難しくなり、コストが高くなります）。
• 要求される精度。
• ロットサイズ（複雑なワークピースの小ロット）。

3+2 軸位置決め加工を使用する場合:

の間にカップリングがあります3 軸と 5 軸 CNC加工。 3+2軸位置決め加工は、様々な離散的な傾斜面を持つ長方形部品に適しています。

ワークを一定角度に固定して回転させ、3軸加工を行うことで傾斜面の加工が可能となり、3+2軸の位置決め加工でクランプの小型化のメリットを最大限に享受できます。これは、5 軸 CNC マシンの価格を決定するための実現可能なアプローチです。

コンポーネントにどのような加工技術とコストを割り当てるべきかについて知りたいですか? 5 軸加工または 3 軸加工の要件に応じた精密加工価格と、適切な CNC 加工プランを入手するには、JS Precision にお気軽にお問い合わせください。コンサルティングを予約して、無料の詳細なコスト分析レポートを受け取ります。

図 2 5 軸加工の複雑さを考慮すると、プログラミングの難易度も高くなり、プログラミングのコストも高くなります。

選択方法: プロジェクトに 5 軸か 3 軸か?

5 軸 CNC 加工と 3 軸 CNC 加工のどちらを選択するかについては、単に可能な限り最適なオプションを探す必要はありません。ここで留意すべき重要なことは、プロジェクトのニーズを考慮することです。これはすべて、次のようないくつかの簡単な質問をすることで行うことができます。

• 部品内に正確に相互接続された複数の加工面がありますか?はい → 5 軸を優先します。
• 深い空洞や傾斜面、曲面はありますか？はい → 5 軸加工に適しています。
• 部品は単なる板ですか、それとも角柱ですか?はい → 3 軸の方が経済的な選択です。
• 小型プロトタイプ/複雑なコンポーネントの場合 – 5 軸加工は高い柔軟性を提供します。大規模な単純なコンポーネントの場合、3 軸加工機または特殊な機械が適しています。

JS Precision からの共同エンジニアリングに関する推奨事項:

JS Precision のエンジニアは、製造可能性分析による見積もりの​​プロセス中に入力します。傾斜面の傾斜角度などの設計パラメータを最適化することで、複雑な部品も 3 軸加工で製造できるため、コストを削減できます。

5 軸 CNC マシニング センター メーカーの評価

良いものの選択5軸CNCマシニングセンターメーカーは、5 軸加工の品質と速度を確保するために非常に重要です。 5 軸マシニングセンタモデルだけに集中するだけでは不十分です。ユーザーと機器の能力も考慮する必要があります。

5 軸 CNC マシニング センター ベンダーを最終候補に挙げる際に考慮すべき機能:

• 技術的経験とソフトウェア機能:複雑なツールパス計画に関する CAM プログラミング チームの経験を評価します。
• プロセスチェーンの統合:加工、測定、表面処理などのプロセス範囲全体のサービスを提供できる立場にあるか
• 品質管理のテストと認証:オンラインテスト機器と ISO 9001 を提供していますか? AS9100 、認証システム？
• コミュニケーションと透明性:プロセスを詳細に説明し、DFM レポートを共有できますか?

工場見学中に注目すべき重要な詳細

5 軸 CNC マシニング センター メーカーを訪問する際に注目すべき重要な分野は次のとおりです。

• 作業場の環境とメンテナンス。
• 三次元測定機などの検査機器の品質。
• 工作機械側の仕掛品管理を含む進行中の作業。

「ワンストップ」能力と客観性の価値

ハイエンドの 5 軸加工と効果的な 3 軸加工 ( JS Precision など) を提供できる能力を持つ企業は、顧客の利益を十分に考慮しながら、統合プロジェクトの観点から最適なプロセスの選択を提供できます。

JS Precision は、トップクラスの機械、技術スタッフ、包括的な品質管理システムを備えた 5 軸 CNC マシニング センターの専門メーカーです。評判の良い 5 軸加工ソリューション プロバイダーをお探しですか?今すぐ工場見学の予約をしましょう。お客様のサービス ニーズに合わせて担当のアカウント マネージャーを手配いたします。

マストマシン部品: 5 軸 CNC の領域

特定の複雑なコンポーネントには、高度な生産のために 5 軸 CNC 加工が必要です。一般的な 5 軸加工部品の主なカテゴリは、航空宇宙構造部品、インペラ、タービン、複雑な金型、複雑な金型コア、精密医療機器、高級自動車部品などの高級産業です。

5 軸旋盤は、5 軸加工のカテゴリで他の旋盤およびフライス盤を上回るタイプの 5 軸旋盤およびフライス盤で、偏心または放射状の表面を持つ回転部品 (シャフトやフランジなど) に焦点を当て、一度のセットアップで包括的な加工を実現します。

上記を加工する必要があります 5軸加工部品またはパーツの互換性が不明ですか?複雑な部品の 5 軸加工における豊富な経験に基づくワンストップ サービスについては、JS Precision にお問い合わせください。要件を送信して、無料の加工実現可能性評価を受けてください。

図 3 5 軸 CNC 加工は、航空宇宙産業向けのタービンブレードやエンジン部品などの複雑なコンポーネントの製造など、高精度産業において特に利点があります。

ケーススタディ: 3 軸の闘争から 5 軸の成功へ – タービン ハウジングの再設計

実際の作業における 3 軸と 5 軸 CNC の利点の比較については、例の形でより効果的に伝えられます。以下は、顧客が 3 軸加工の困難を 5 軸加工で克服できるよう支援した JS Precision のケーススタディです。

クライアントの動機

小さなタービンステンレス鋼某エネルギー機器メーカーのハウジングは、当初は3軸CNCによる4工程のクランプ加工で加工されていました。

この部品には 8 本の傾斜した流体流路と不規則なフランジが含まれており、 3 軸加工には明らかなボトルネックがあります。1つの部品の加工時間は 28 時間にもなり、納期が大幅に遅れます。

異面の直角度や穴の位置精度を安定して確保するのは難しく、不良率は最大8%に達します。クランプを繰り返すと部品の一貫性が低下し、その後の組み立て効率に影響します。

JS プレシジョン ソリューション

JS Precision は、要件を取得した後、部品構造と独自の加工方法を徹底的に分析しました。私たちの理解では、部品構造の複雑さこそ、3 軸と 5 軸の CNC 加工の利点が明らかであるということです。 5 軸 CNC 加工は基本的に、クランプの誤差と効率の問題に対処できます。

私たちの解決策は次のとおりです。

• プロセスの再評価:部品加工プロセスの再評価により、傾斜した流体通路と不規則なフランジが主要な加工上の困難であることが明らかになり、それに応じて調整された戦略が必要になりました。
• 機器の選択:私たちのプロジェクトでは、ドイツ製の DMG MORI を選択しました。 5軸CNCマシニングセンター。厳選された設備により、複雑な部品を精密に加工することができます。
• クランプの最適化:複数のクランプミスの問題を排除するために、部品の単一クランプ用に特別なツールが開発されました。
• プログラミング: CAM プログラミング ソフトウェアを使用してツールパスを最適化することで実現されました。傾斜面を切削するサイドミーリングを実施した。プロセス切り替え時間を短縮するために、冷却管の穴あけ段階とフライス加工段階が1 つのプログラムに組み合わされました。

データの比較

指標	独自の3軸加工ソリューション	JS 精密 5 軸加工ソリューション
加工時間	28時間/個	10時間/本
クランプ試行回数	4回	1回
キー精度（面直角度）	±0.1mm	±0.025mm
欠陥率	8%	0.5%未満
総コスト（資材、人件費、設備の減価償却費を含む）	$1200/個	$936/個

結果

5 軸 CNC 加工ソリューションを使用することで、お客様は、投資をすることなく、組み立てられる部品の品質を向上させると同時に、毎年の生産要件を満たす能力も向上させることができました。

お客様は、生産コストを 22%、納品サイクルを 64% 削減し、市場の競争力を大幅に削減することができました。

あなたも同様の加工課題にお困りで、5軸加工で品質向上、納期向上、コスト削減をご希望の場合は、ぜひお気軽にご相談ください。 JSプレシジョンにお問い合わせください。お客様のプロジェクト要件に完全に基づいてカスタマイズされた 5 軸加工ソリューションを作成します。プロジェクト情報を共有して、無料のプロセス最適化の推奨事項と 5 軸加工コストの見積もりを入手してください。

図4 小型タービンのステンレス鋼シェル

5 軸 CNC 加工ソリューションをカスタマイズしてもらえますか?

JS Precision は、カスタマイズされた 5 軸加工要件への対応を専門としています。ここの主な強みは、広範なエンジニアリングのノウハウを通じて提供される総合的な技術サポートです。 3D 図面のアップロードから始めて、設計要件を効率的で低コストの実装ソリューションに変換するプロセス全体をフォローアップします。

プロジェクト チームの主な責任:

• 製造性を分析し、難加工部品やコストの無駄箇所を事前に発見します。
• いくつかのプロセス パスのシミュレーション (純粋な 3 軸、3+2 軸、および 5 軸のリンクされたプロセスのシミュレーター)。
• 透明性のあるソリューションを提供します。
• 座標測定や非破壊検査などの他の付加価値サービスの統合。

当社のカスタマイズプロセス

• パフォーマンス、予算、アプリケーションについての理解の調整。
• プロセスソリューションの競争力のある最適化。
• 明確な実行プロセスと実行進行状況のリアルタイム共有。
• 連続パラメータの最適化により、量産後の効率向上によるコスト削減を実現します。

今すぐプロジェクトを始めましょう

カスタム作業が必要ですか? ただ部品の図面を送ってくださいと基本情報をお送りいただければ、5 軸機械加工の製造可能性調査、5 軸と 3 軸 CNC の推奨事項、および価格見積もりを含む、専門的な推奨事項を 24 時間以内にご連絡いたします。

よくある質問

Q1: 5 軸 CNC マシンは常に 3 軸 CNC マシンよりも優れた表面仕上げを生成できますか?

はい。例えば平面加工の場合、5軸CNC加工により刃具を最適な切削位置に保つことができるため、ボールエンドミル中心付近の低線速域での加工不良を防止し、良好な仕上がりを実現します。これは、3 軸 CNC 加工と比較した場合の加工品質における最も顕著な違いの 1 つです。

Q2: 私のプロジェクトには複雑な作業が含まれていますが、資金が限られています。その間に何か選択肢はあるのでしょうか？

はい。最も経済的な妥協案は、 3+2 軸位置決め加工(インデックス加工とも呼ばれます) です。ワークを一定角度回転させて固定して加工し、その後3軸モードで加工を行います。連続切削ではないかもしれませんが、CNC 5 軸の価格を大幅に下げるのに役立ちます。

Q3: 5 軸マシンの最小バッチ サイズはどれくらいですか?

5 軸加工では、最小バッチサイズに制限はありません。一体型プロトタイプの製造であっても、形状が十分に複雑な場合は、多くの場合、5 軸加工が最良の選択となります。これは、工具の設計と製造時間が不要であり、迅速なプロトタイプ製造や小ロットの試作に好まれているためです。

Q4: サプライヤーが本当に 5 軸加工能力を備えているかどうかを判断するにはどうすればよいですか?

これは 3 つの側面によって判断できます。まず、加工した典型的な 5 軸加工部品を証明できる物理サンプルまたはビデオがあるかどうかを尋ねます。第 2 に、製品の精度を測定するためにどのような方法と装置を使用していますか。第 3 に、工作機械の精度校正のサイクルは何ですか、品質管理プロセスはどのように実行されますか。

Q5: 5 軸旋削旋盤と立形 5 軸マシニングセンタの違いは何ですか?

主要な使用シナリオは異なります。 5軸旋盤は旋削加工が主で回転部品の加工が得意、5軸立型マシニングセンタはフライス加工が主で箱型部品やモールド型部品の加工が得意で、部品の主な特性に応じて決定します。

Q6: 中国で 5 軸 CNC 加工を行う場合、納期と通信は保証されますか?

保証されています。これは、JS Precision のようなグローバル サプライヤーのプロジェクト管理チームとコミュニケーション チームを通じて可能になりました。プロジェクト追跡には標準化されたオンライン プラットフォームを使用するため、プロセスは多かれ少なかれ透明です。リードタイムとコミュニケーションプロセスは世界的なサプライヤーと同じですが、コストに関してはより多くのメリットがあります。

Q7: どのような形式のデザイン ファイルを受け入れられますか?

私たちは多くの一般的なデザインファイル形式をサポートただし、2D および 3D デザインの場合は、STEP、IGES、SLDPRT、または X_T 形式のデザインのみがサポートされます。 2D デザインの場合は、DXF または DWG 形式のデザインも受け付けます。デザインの最も一般的な中立形式は STEP です。

Q8: 5 軸 CNC 機械は金属以外に複合材料やプラスチックも加工できますか?

はい。カーボンファイバー、PEEK などのエンジニアリングプラスチック、プロトタイプ製造における樹脂ブロックなどの高性能複合材料の加工も、5 軸 CNC 加工で行われます。複雑な形状の高精度成形も可能です。

まとめ

5 軸 CNC 加工と 3 軸 CNC 加工のどちらを選択するかの決定には、単に「ハイエンド」か「ローエンド」の品質以上のものが関係します。単純なコンポーネントを作成する場合、3 軸加工は依然として経済的に代替不可能なオプションかもしれませんが、「複雑な加工を 1 回のセットアップで完了できる」という 5 軸加工の強みにより、最適な価格対性能比が得られます。

5 軸マシニング センターを選択する際には、加工する必要がある部品の複雑さのレベルを知ることが常に重要です。優れた 5 軸 CNC マシニング センター メーカーを選択することが常に重要です。

JSプレシジョンは、 3 軸、5 軸、およびミルターンジョブのフル機能を備え、プロセスパフォーマンスの客観的な分析と、当社の機械による制限のない製造を提供することに引き続き専念しています。当社はお客様の設計を実現し、パフォーマンスと経済性を兼ね備えた精度を実現します。