5軸CNC加工と3軸CNC加工：カスタムパーツの最適化

5 軸 CNC マシンと 3 軸 CNCマシンは、精密製造においては避けることのでき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、角度のついた穴、多面的な精密機能が存在する場合、複数のクランプ設定を使用して 3 軸マシンで加工を実行するか、単一の設定を使用して 5 軸マシンで加工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、正しい判断を下すための第一歩として、 5軸CNC加工と3軸CNC加工の違いと差異を理解することが不可欠です。以下の記事では、これら2つの機械の違いと差異について具体的な分析を行います。

主要な回答の要約

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、操作が削減されることです。
• 単純な部品の場合、3 軸加工の方が経済的ですが、複雑な部品の場合、5 軸加工により全体的な効率が向上し、全体的な支出を削減できます。
• 契約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、技術の実装経験、プロセスを統合する能力、品質管理プロセスが主に考慮される必要があります。

5軸CNC vs. 3軸CNC：JS Precisionが最適な選択をお手伝いします

5 軸 CNC マシンの専門性である精密製造は、製品の総合的な競争力の決定要因となり、5 軸 CNC マシンと 3 軸 CNC マシンの適切な選択はコストの最適化にとって重要です。

国際標準化機構規格ISO 10791-6:2014 「工作機械 - 試験条件 - パート 6: 5 軸加工センターの幾何学的精度」では、合理的な選択を重視して、5 軸加工センター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軸加工と3軸加工の両方において15年以上の実務経験を誇ります。航空宇宙、医療、自動車といったハイエンド産業の500社以上の顧客にサービスを提供し、複雑な部品のカスタム加工プロジェクトを1,000件以上完了しています。

当社は、ドイツのDMG MORI社と日本のMazak社が製造した最高級の5軸加工設備と3軸加工設備を備えているだけでなく、CAMプログラミング、プロセス最適化、品質管理のスキルを持つエンジニアのグループも雇用しています。

当社独自の工程データベースを活用することで、様々な部品の加工において最適なソリューションを即座に見つけ出すことができます。

例えば、ある医療クライアントの整形外科用インプラントプロジェクトでは、3軸加工では精度の変動が大きく、納期も長くなっていました。5軸CNC加工による最適化により、部品の形状と位置の公差は最終的に±0.02mm以内に安定し、納期は40%短縮され、クライアントの総コストは25%削減されました。

当社の成功事例は、単一ピースのプロトタイプから大量生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 加工の利点の選択でジレンマに陥っている場合、または 5 軸加工に関連するコストと納品リスクに関して同様の疑問がある場合は、JS Precision の技術チームに遠慮なくご連絡ください。

5 軸 CNC と 3 軸 CNC の主な違いは何ですか?

5 軸 CNC と 3 軸 CNC のどちらを購入すべきかを正しく判断するには、加工における動作の寸法と柔軟性の違い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?

3 軸 CNC マシンは、 X、Y、Z 軸のみに基づく動きに制限されているため、1 回のセットアップで材料の上面に機械加工操作を実行できます。

5軸CNC加工では、A軸とC軸という2つの回転軸が追加され、工具がワークに複数の角度からアプローチできるようになり、5つの面や複雑な曲面を1回のセットアップで加工できるようになります。これは品質、効率、そして設計の自由度において大きな飛躍であり、複雑な部品の加工において5軸CNC加工が好まれるようになっています。

なぜ「セットアップ回数を減らす」のでしょうか?

3軸CNCと比較した5軸CNCの主な利点の一つは、段取り回数の削減です。複数のクランプ操作は位置決め誤差を生じさせ、部品の精度に影響を与えます。5軸加工では、1回のクランプで多面的な加工を完了し、この誤差を発生源から排除することで、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 つの直線軸に沿って動作し、5 軸工作機械は回転動作を追加します。

コストの解読：3軸 vs 5軸CNC加工の価格要因

5軸CNC加工は3軸加工よりも常にコストがかかるという誤解がよくあります。これは事実ではありません。CNC 5軸加工の価格を決定するには多くの要素が関係します。時間当たりのコストを計算するだけでは不十分です。

3軸CNC加工と5軸CNC加工の価格比較

3軸CNCの利点としては、工作機械の購入・運用コストの削減、プログラミングの容易さなどが挙げられますが、複雑な部品はクランプを複数回使用する必要があり、精度が低下する可能性があります。

5 軸 CNC では工作機械の購入とプログラミングに高額なコストがかかる可能性がありますが、「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コストが低くなります。

最終的な 5 軸 CNC 見積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、主な影響要因は次のとおりです。

• 部品の複雑さ。
• 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、コストが上昇します）。
• 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 軸位置決め加工はいつ使用するのですか?

3 軸 CNC 加工と 5 軸 CNC加工の間にはつながりがあります。3+2 軸位置決め加工は、さまざまな個別の傾斜面を持つ長方形の部品に適しています。

傾斜面の加工は、ワークを一定の角度に固定して回転させ、3軸加工を行うことで、3軸+2軸位置決め加工が可能になり、クランプが小さくなるという主なメリットを享受できます。これは、5軸CNC工作機械の価格を決定するための現実的なアプローチです。

部品加工に必要な加工技術とコストについてご興味をお持ちですか？JS Precisionまでお気軽にお問い合わせください。5軸加工または3軸加工のご要望に応じた正確な加工価格と、最適なCNC加工プランをご提案いたします。ご相談のご予約をいただければ、詳細なコスト分析レポートを無料でご提供いたします。

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 コストも高くなります。

プロジェクトに 5 軸か 3 軸かを選択する方法

5軸CNC加工と3軸CNC加工のどちらを選ぶか迷う際、単に最適な選択肢を探す必要はありません。重要なのは、プロジェクトのニーズを考慮することです。これは、以下の簡単な質問をすることで実現できます。

• 部品には複数の正確に相互接続された加工面がありますか? はい → 5 軸を優先します。
• 深いキャビティ、傾斜面、曲面がありますか？ はい → 5 軸加工に適しています。
• 部品は単純なプレートですか、それともプリズムですか? はい → 3 軸の方が経済的な選択です。
• 小型の試作品や複雑な部品の場合、5軸加工は高い柔軟性を提供します。大型でシンプルな部品の場合は、3軸加工機または専用機が適しています。

JS Precisionからの共同エンジニアリングの推奨事項:

JS Precisionのエンジニアは、見積もり作成プロセスにおいて製造可能性分析を実施します。例えば、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ようになり、コスト削減につながります。

5軸CNCマシニングセンターメーカーの評価

5軸CNCマシニングセンターの優れたメーカーを選択することは、5軸加工の品質と速度を確保する上で非常に重要です。5軸マシニングセンターの機種だけに注目するだけでは不十分です。ユーザーや設備の能力も考慮する必要があります。

5 軸 CNC マシニング センターのベンダーを絞り込む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：機械加工、測定、表面処理など、プロセス全体にわたるサービスを提供できる立場にあるか
• 品質管理テストと認証:オンラインテスト機器や ISO 9001、 AS 9100認証システムを提供していますか?
• 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 センターのメーカーを訪問する際には、次の点に注意してください。

• ワークショップの環境とメンテナンス。
• 座標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仕掛品。

「ワンストップ」機能と客観性の価値

ハイエンドの 5 軸加工と効果的な 3 軸加工 (例: JS Precision ) を提供できる企業は、顧客の利益を十分考慮しながら、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、そして包括的な品質管理システムを備えた、プロフェッショナルな5軸CNCマシニングセンターメーカーです。信頼できる5軸加工ソリューションプロバイダーをお探しですか？今すぐ工場見学のご予約をいただければ、お客様のサービスニーズに合わせた専任アカウントマネージャーを手配いたします。

必須部品：5軸CNCの領域

複雑な部品の中には、高度な製造のために5軸CNC加工が必要となるものもあります。5軸加工部品の主なカテゴリーはプレミアム産業であり、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が含まれます。

5 軸旋盤は、5 軸加工の分野で他の機械を凌駕する 5 軸旋盤およびフライス盤の一種であり、偏心面または放射状表面 (シャフトやフランジなど) を持つ回転部品に重点を置き、1 回のセットアップで包括的な加工を実現します。

上記の5軸加工部品の加工をご希望ですか？あるいは、部品の適合性にご不安をお持ちですか？JS Precisionは、複雑な部品の5軸加工における豊富な経験に基づいたワンストップサービスを提供しています。ご要望をお送りいただければ、無料の加工可能性評価をお送りいたします。

図 3 5 軸 CNC 加工は、航空宇宙産業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有利です。

ケーススタディ：3軸の苦闘から5軸の成功へ – タービンハウジングの再設計

実務における3軸CNCと5軸CNCの利点の比較については、例を挙げて説明した方がより効果的です。JS Precisionが、3軸加工の課題を5軸加工で克服したお客様の事例をご紹介します。

クライアントの動機

あるエネルギー機器メーカーの小型タービンのステンレススチール製ハウジングは、もともと 4 つのクランプ工程を備えた 3 軸 CNC を使用して機械加工されていました。

この部品には 8 つの傾斜した流体チャネルと不規則なフランジが含まれており、 3 軸加工では明らかなボトルネックがあります。1つの部品の処理時間は 28 時間にも及び、納期が大幅に遅れます。

異なる面の垂直度と穴位置精度を安定的に確保することは困難であり、不良率は最大8%に達します。繰り返しクランプを行うと部品の精度が低下し、その後の組み立て効率に影響を及ぼします。

JSプレシジョンソリューション

JS Precisionは、お客様のご要望を伺った後、部品構造と従来の加工方法について包括的な分析を行いました。その結果、部品構造の複雑さこそが、3軸CNC加工と5軸CNC加工のメリットを明確に表すポイントであることがわかりました。5軸CNC加工は、クランプ誤差や加工効率の問題を根本的に解決できます。

私たちの解決策は次のとおりです。

• プロセスの再評価:部品の加工プロセスを再評価した結果、傾斜した流体通路と不規則なフランジが加工の主な問題点であることが明らかになり、それに応じて戦略が調整されました。
• 設備選定：本プロジェクトでは、ドイツ製DMG MORI 5軸CNCマシニングセンターを選択しました。この設備は、複雑な部品を高精度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、部品を 1 回クランプする専用の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用いてツールパスを最適化することで実現しました。傾斜面の切削には側面フライス加工を採用しました。冷却チャネルの穴あけとフライス加工を1つのプログラムに統合することで、工程切り替え時間を短縮しました。

データ比較

結果

5 軸 CNC 加工ソリューションを使用することで、顧客は、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、年間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。

顧客は生産コストを 22% 削減し、納品サイクルを 64% 削減し、市場での競争力を大幅に向上させることができました。

同様の加工課題でお困りで、5軸加工による品質向上、リードタイム短縮、コスト削減をお考えでしたら、 JS Precisionまでお気軽にお問い合わせください。お客様のプロジェクト要件に基づき、最適な5軸加工ソリューションをご提案いたします。プロジェクト情報をお寄せいただければ、プロセス最適化のご提案と5軸加工コストのお見積もりを無料でご提供いたします。

図4 小型タービン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、5軸加工のお客様一人ひとりのニーズに合わせたカスタマイズを専門としています。その強みは、豊富なエンジニアリングノウハウに基づく包括的な技術サポートです。3D図面のアップロードから始まり、設計要件を効率的かつ低コストの実装ソリューションへと変換するまで、プロセス全体にわたってサポートいたします。

プロジェクトチームの主な責任:

• 製造可能性を分析し、加工が難しい部品やコストの無駄な箇所を事前に検出します。
• 複数のプロセス パスのシミュレーション (純粋な 3 軸、3 + 2 軸、および 5 軸リンク プロセス用のシミュレーター)。
• 透明性の高い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。

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関する理解の一致。
• プロセスソリューションの競争的最適化。
• 明確な実行プロセスと実行進捗のリアルタイム共有。
• 量産後の効率向上によるコスト削減を目的とした連続パラメータの最適化。

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? 部品の図面と基本情報をお送りいただくだけで、5 軸加工の製造可能性調査、5 軸と 3 軸の CNC の推奨、価格見積りなどを含む専門家による推奨事項を 24 時間以内に返信いたします。

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実現できますか?

はい。例えば表面加工の場合、5軸CNC加工では切削工具を最適な切削位置に維持できるため、ボールエンドミル中心付近の低線速度域での加工不良を防ぎ、優れた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一つです。

Q2: 私のプロジェクトは複雑な作業を伴うのですが、資金が限られています。中間的な選択肢はありますか？

はい。経済的な妥協案としては、 3軸+2軸位置決め加工（インデックス加工とも呼ばれます）が最適です。これは、ワークを特定の角度に回転させ、固定して加工した後、3軸モードで加工を行う方法です。連続加工ではないかもしれませんが、CNC 5軸加工機の価格を大幅に削減できます。

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、最小ロットサイズに制限はありません。たとえ単品試作であっても、形状が複雑であれば、5軸加工が最適な選択肢となる場合が多くあります。これは、工具設計と製造にかかる時間を短縮できるため、迅速な試作製造や小ロット試作において有利です。

Q4: サプライヤーが本当に 5 軸加工能力を持っているかどうかをどのように判断すればよいですか?

これは次の 3 つの側面から判断できます。まず、加工した一般的な 5 軸加工部品を証明できる物理的なサンプルやビデオがあるかどうかを尋ねます。次に、アイテムの精度を測定するためにどのような方法と機器を使用しているか、最後に、工作機械の精度校正のサイクルはどのようなもので、品質管理プロセスはどのように実行されているかを尋ねます。

Q5: 5 軸旋削フライス盤と垂直 5 軸加工センターの違いは何ですか?

コアの使用シナリオは異なります。5軸旋盤は主に旋削に使用され、回転部品の加工に優れています。5軸垂直加工センターは主にフライス加工に使用され、箱型部品と金型部品の加工に優れています。部品の主な特性に応じて決定する必要があります。

Q6: 中国で 5 軸 CNC 加工を行う場合、納期とコミュニケーションは保証されますか?

保証します。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およびコミュニケーションチームによって実現されます。プロジェクト追跡のための標準化されたオンラインプラットフォームを使用することで、プロセスはほぼ透明化されます。リードタイムとコミュニケーションプロセスはグローバルサプライヤーと同等であり、コスト面でのメリットも大きくなります。

Q7: どのような形式のデザインファイルを受け付けますか?

一般的な設計ファイル形式は数多くサポートしていますが、2Dおよび3D設計ではSTEP、IGES、SLDPRT、X_T形式のみをサポートしています。2D設計ではDXFまたはDWG形式も受け付けています。設計で最も一般的なニュートラル形式はSTEPです。

Q8: 5軸CNCマシン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。炭素繊維などの高性能複合材料、PEEKなどのエンジニアリングプラスチック、試作における樹脂ブロックの加工も5軸CNC加工で行っています。これには、複雑な形状の高精度成形も含まれます。

まとめ

5軸CNC加工と3軸CNC加工のどちらを選ぶかという決定は、単に「ハイエンド」か「ローエンド」かという問題だけにとどまりません。シンプルな部品の製造においては、3軸加工は依然として経済的に代替不可能な選択肢となるかもしれませんが、5軸加工の強みである「複雑な加工を一度のセットアップで完了できる」という点は、最適な価格性能比をもたらします。

5軸マシニングセンターを選択する際には、加工対象となる部品の複雑さを把握す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も重要です。

JS Precisionは、 3軸、5軸、そしてミルターン加工のあらゆる加工に対応し、機械による制約に左右されない、プロセスパフォーマンスと製造の客観的な分析を提供することに尽力しています。お客様の設計を、パフォーマンスと経済性を兼ね備えた高精度なものへと導きます。