5 轴与 3 轴 CNC 加工：优化您的定制零件

5 轴与 3 轴 CNC在精密制造方面，机器是难以回避的最重要的考虑因素之一。

鉴于您的设计中存在复杂的曲面、斜孔和多面精密特征，您必须选择是通过多个夹紧设置在 3 轴机床上执行加工，还是选择通过单一设置在 5 轴机床上执行加工。

为了为工程师和买家提供最佳的成本效益和质量，做出正确决定的第一步是了解 5 轴和 3 轴 CNC 加工之间的差异和变化。在下面的文章中，将具体分析这两种机械之间的差异和变化。

关键答案摘要

比较尺寸	三轴数控加工	5 轴数控加工	JS Precision 的观点
核心能力	该机床沿三个线性轴（X、Y 和 Z）移动，通过一种装夹装置加工一个表面。	在 3 轴加工中，包含两个旋转轴使得可以在一个装置中加工五个表面和复杂的曲面。并非所有部件都经过 5 轴加工。	我们根据您的部件建议经济有效的加工工艺。
成本明细	机床和人力成本降低，但复杂部件的额外加工增加了装夹工序数量和夹具成本。	5轴车床昂贵，编程也昂贵，但通过减少加工和夹具，可以降低加工复杂部件的成本。	我们提供透明的成本核算并细分 5 轴 CNC 加工的实际成本。
最佳应用	除板状零件和棱镜外，还需要在多个平面上加工的零件。	航空航天零件、叶轮、涡轮机、复杂模具、医疗植入零件以及其他涉及连续曲面和成角度元件的 5 轴加工零件。	我们拥有从 3 轴到 5 轴加工的完整机器矩阵，以便您可以通过合适的机器完成工作。

要点

• 5 轴 CNC 加工的显着优点可以说是在单个夹紧设置中加工复杂的几何形状，从而提高精度、表面光洁度并减少操作。
• 对于简单的零件，3轴加工更经济，而对于复杂的零件，5轴加工可以通过提高整体效率来减少整体支出。
• 在选择合同制造商时，首先应考虑的是实施技术的经验、集成流程的能力和质量控制流程，而不是机床的品牌。

5 轴与 3 轴 CNC：JS Precision 帮助您做出正确的决定

精密制造，五轴数控机床的专业性，成为产品整体竞争力的决定性因素，而正确选择五轴与三轴数控机床对于成本优化至关重要。

国际标准化组织标准ISO 10791-6:2014 ，《机床 试验条件 第6部分：五轴加工中心几何精度》强调合理选型，准确规定了五轴加工中心的精度评定标准和应用限制。

JS Precision 声称在 5 轴和 3 轴加工方面拥有超过 15 年的实践经验。 JS Precision已为航空航天、医疗、汽车等高端行业的500多家客户提供服务。已完成1000多个复杂零件定制加工项目。

我们不仅拥有德国DMG MORI和日本马扎克制造的顶级五轴和三轴加工设备，还拥有一批精通CAM编程、工艺优化和质量控制的工程师。

通过使用我们专有的工艺数据库，我们可以立即找到各种零件加工的最佳解决方案。

例如，某医疗客户的骨科植入项目在使用三轴加工时，存在精度波动大、交付周期长的问题。通过5轴数控加工优化，零件形位公差最终稳定在±0.02mm以内，交货周期缩短40%，为客户节省25%的总成本。

我们的成功故事从单件原型到批量生产，每一条数据都可验证和追踪。

如果您发现自己在 5 轴与 3 轴 CNC 加工所提供的优势之间进行选择时陷入困境，或者如果您对 5 轴加工相关的成本和交付风险有同样的疑问，请随时与 JS Precision 技术团队联系。

五轴数控与三轴数控的核心区别是什么？

了解有关运动尺寸和加工灵活性差异的知识对于确保在 5 轴与 3 轴 CNC 之间做出正确的购买决策至关重要。

5 轴与 3 轴 CNC：有什么区别？

一个三轴数控机床仅限于仅基于 X、Y 和 Z 轴的运动，这使其能够在一次设置中对材料的顶面执行加工操作。

5 轴 CNC增加了两个额外的旋转轴A 和 C，使刀具能够从多个角度接近工件，从而能够在一次设置中加工五个表面和复杂的曲面区域。这在质量、效率甚至设计自由度方面都是一个巨大的飞跃，因此，复杂零件越来越喜欢 5 轴 CNC 加工。

为什么要“减少设置次数”？

与 3 轴 CNC 相比，5 轴 CNC 的主要优势之一是减少了设置数量。多次装夹操作会产生定位误差并影响零件的精度。 5 轴加工在一次装夹内完成多面加工，从源头消除这种误差，节省装夹时间和人工成本，并减少零件损坏责任。

图 1 三轴机床沿着三个线性轴运行，而五轴机床则增加旋转运动。

解读成本：3 轴与 5 轴 CNC 加工价格因素

人们普遍误解，认为 5 轴 CNC 加工总是比 3 轴加工成本高。这不是真的。确定时需要考虑很多因素 CNC 5轴价格。这不是计算每小时成本的问题。

3 轴与 5 轴 CNC 加工：价格比较

比较尺寸	三轴数控加工	5 轴数控加工
机床采购成本	50,000 至 150,000 美元	20万至80万美元
每小时费率	40-80 美元/小时	80-150 美元/小时
夹具数量	多个，需要专门的夹具	单一，无需复杂的固定装置

与 3 轴 CNC 相关的好处可能包括较低的购买和操作机床成本以及易于编程。然而，复杂的零件需要多次夹紧，这可能会导致精度损失。

虽然 5 轴 CNC 可能涉及购买机床和编程的高昂成本，但“单夹紧”技术使其比使用 3 轴 CNC 生产复杂零件更便宜。

影响最终5轴数控报价的关键因素有哪些？

CNC 5轴价格随项目调整，核心影响因素：

• 零件的复杂程度。
• 被加工材料的种类（如果是钛合金等难切削材料，则比较困难，成本也会上升）。
• 所需的准确度。
• 批量（小批量复杂工件）。

何时使用3+2轴定位加工？：

之间存在耦合关系3 轴与 5 轴 CNC加工。 3+2轴定位加工适用于具有各种离散斜面的矩形零件。

通过将工件固定成恒定角度进行旋转并进行 3 轴加工，可以加工斜面，从而允许 3+2 轴定位加工获得较小装夹的主要优点。这是确定 5 轴数控机床价格的可行方法。

有兴趣了解您的部件需要采用哪种加工技术和成本预算吗？请随时联系 JS Precision，获取适合您的 5 轴加工或 3 轴加工需求的精确加工价格以及合适的 CNC 加工计划。安排咨询以获得免费的详细成本分析报告。

图2 考虑到五轴加工的复杂性，其编程难度也会更大，编程成本也会更高。

如何为您的项目选择 5 轴还是 3 轴？

当需要在 5 轴与 3 轴 CNC 加工之间进行选择时，无需简单地寻找最佳选择。这里要记住的重要一点是考虑项目的需求。这一切都可以通过问以下几个简单的问题来完成：

• 零件中是否有多个精确互连的加工表面？是 →更喜欢 5 轴。
• 是否有深腔、斜面、曲面？是 →更适合 5 轴加工。
• 该零件是简单的板还是棱镜？是 → 3 轴是更经济的选择。
• 对于小型原型/复杂部件 – 5 轴加工提供了高度灵活性。对于大型简单部件 - 3 轴加工或专用机器将是合适的。

JS Precision 的协作工程建议：

JS Precision的工程师在报价过程中进行了可制造性分析。通过优化设计参数，例如斜面的倾角值，复杂的部件也可以通过三轴加工来制造，从而节省成本。

评估 5 轴 CNC 加工中心制造商

选材好五轴数控加工中心制造商对于保证5轴加工的质量和速度非常重要。仅专注于 5 轴加工中心型号是不够的。还必须考虑设备的用户和能力。

筛选 5 轴 CNC 加工中心供应商时应考虑的能力：

• 技术经验和软件能力：评估 CAM 编程团队在复杂刀具路径规划方面的经验，
• 工艺链集成：他们是否能够为整个工艺范围提供服务，例如加工、测量和表面处理
• 质量控制测试和认证：他们是否提供在线测试设备和 ISO 9001， AS 9100 、认证体系？
• 沟通和透明度：他们能否详细解释其流程并分享 DFM 报告？

工厂参观期间需要关注的重要细节

在拜访五轴数控加工中心制造商时，需要关注的重要领域包括：

• 车间环境及维护。
• 三坐标测量机等检测设备的质量。
• 在制品，包括机床端的在制品管理。

“一站式”能力和客观性的价值

有能力提供高端 5 轴加工以及高效 3 轴加工（例如 JS Precision ）的公司可以从集成项目的角度提供最佳的工艺选择，同时充分考虑客户的利益。

JS Precision是一家专业的五轴数控加工中心制造商，拥有一流的机械、技术人员和全面的质量控制体系。正在寻找信誉良好的 5 轴加工解决方案提供商？让我们今天安排一次工厂参观，我们将安排一名指定的客户经理来满足您的服务需求。

必加工零件：5 轴 CNC 领域

某些复杂的部件需要 5 轴 CNC 加工来进行精密生产。典型五轴加工零件的主要类别是高端工业，包括航空航天结构件、叶轮、涡轮、复杂模具、复杂模芯、精密医疗器械和高端汽车零部件。

五轴车床是五轴车床中的一种，在五轴加工领域中独树一帜，专注于具有偏心或径向表面的旋转零件（如轴、法兰），实现一次装夹、全方位加工。

需要对上述内容进行机加工 5轴加工零件或者不确定零件兼容性？请联系 JS Precision，获取基于其在复杂零件 5 轴加工方面的丰富经验的一站式服务。提交您的要求以获得免费的加工可行性评估。

图3 五轴数控加工在高精度工业中具有独特的优势，例如为航空航天工业生产涡轮叶片和发动机零件等复杂部件。

案例研究：从 3 轴斗争到 5 轴成功——涡轮机壳体重新设计

关于3轴与5轴CNC在实际工作中的优势比较，以实例的形式更有效地传达。以下是JS Precision帮助客户通过5轴加工克服3轴加工困难的案例：

客户动机

小型涡轮机不锈钢某能源设备制造商的外壳原本是采用3轴CNC、4道装夹工艺加工而成。

该零件包含8个倾斜流体通道和不规则法兰，三轴加工存在明显瓶颈：单件加工时间长达28小时，交货期严重延误。

不同表面的垂直度和孔位精度难以稳定保证，不良率高达8% 。重复装夹导致零件一致性差，影响后续装配效率。

JS精密解决方案

JS Precision在得到需求后，对零件结构和原有的加工方法进行了全面的分析。我们的理解是，零件结构的复杂性正是 3 轴与 5 轴 CNC 加工的优势显而易见的地方。 5轴数控加工基本上可以解决装夹误差和效率问题。

我们的解决方案如下：

• 工艺重新评估：对零件加工工艺的重新评估表明，倾斜的流体通道和不规则法兰是主要的加工难点，并据此制定了相应的策略。
• 设备选型：对于我们的项目，我们选择了德国制造的DMG MORI 5轴数控加工中心。所选设备可以精确加工复杂的零件。
• 夹紧优化：针对零件的单次夹紧开发了专用工具，以消除多次夹紧错误的问题。
• 编程：通过CAM编程软件优化刀具路径来实现。进行侧铣以切削斜面。冷却通道的钻孔和铣削阶段合并在一个程序中，以减少工艺转换时间。

数据对比

指标	独创的三轴加工解决方案	JS精密5轴加工解决方案
加工时间	28小时/件	10小时/件
夹紧尝试次数	4次	1次
关键精度（表面垂直度）	±0.1毫米	±0.025mm
不良率	8%	0.5%以下
总成本（包括材料、劳动力和设备折旧）	$1200/件	$936/件

结果

使用 5 轴 CNC 加工解决方案，客户能够提高组装零件的质量，同时提高每年满足生产要求的能力，而无需进行任何投资。

客户能够将生产成本降低22% ，交货周期缩短64%，市场竞争力大幅提升。

如果您也遇到类似的加工问题，并且希望通过 5 轴加工提高质量、缩短交货时间并降低成本，请随时联系联系JS精密。我们将完全根据您的项目要求创建定制的 5 轴加工解决方案。请分享您的项目信息，以获得免费的流程优化建议和 5 轴加工成本估算。

图4 小型涡轮机不锈钢外壳

您能为我们定制 5 轴 CNC 加工解决方案吗？

JS Precision 专注于满足定制的 5 轴加工要求。这里的主要优势是通过广泛的工程知识提供的整体技术支持。从上传3D图纸开始，全程跟进，将设计需求转化为高效、低成本的实施方案。

项目组主要职责：

• 分析可制造性，提前发现难加工零件和成本浪费点。
• 多个工艺路径的仿真（纯 3 轴、3+2 轴和 5 轴链接工艺的模拟器）。
• 提供透明的解决方案。
• 集成坐标测量、无损检测等其他增值服务。

我们的定制流程

• 对性能、预算和应用的理解保持一致。
• 流程解决方案的竞争性优化。
• 执行流程清晰，执行进度实时共享。
• 量产后连续参数优化，通过效率提升降低成本。

今天开始您的项目

需要定制工作吗？ 只是发送您的零件图和基本信息，我们将在 24 小时或更短时间内给您回复，提供专业建议，包括 5 轴加工可制造性研究、5 轴与 3 轴 CNC 推荐以及报价。

常见问题解答

问题 1： 5 轴 CNC 机床总是能比 3 轴 CNC 机床产生更好的表面光洁度吗？

是的。例如，在表面加工中，5 轴 CNC 加工使切削刀具能够保持在最佳切削位置，从而防止球头立铣刀中心周围的低线速度范围内的加工缺陷，并实现优异的光洁度。与 3 轴 CNC 加工相比，这是加工质量最显着的差异之一。

Q2：我的项目工作比较复杂，但资金有限。两者之间有什么选择吗？

是的。最经济的折衷方案是3+2 轴定位加工（也称为分度加工）。将工件旋转一定角度并固定进行加工，然后以三轴模式进行加工。它可能不是连续切割，但在很大程度上有助于降低CNC 5轴的价格。

Q3: 5 轴机器的最小批量是多少？

5 轴加工中的最小批量大小没有限制。即使对于单件原型制作，如果几何形状足够复杂，5轴加工往往也是最佳选择，因为它消除了刀具设计和制造时间，因此在快速原型制造和小批量试生产中受到青睐。

Q4：如何判断供应商是否真正具备五轴加工能力？

这可以通过三个维度来确定：第一，询问他们是否有实物样本或视频可以证明他们加工过的典型5轴加工零件，第二，他们使用什么方法和设备来测量他们的项目的精度，第三，他们的机床精度校准的周期是多少，质量控制流程如何运行。

Q5: 五轴车铣床和立式五轴加工中心有什么区别？

核心使用场景不同。五轴车床主要用于车削，擅长加工回转类零件，五轴立式加工中心主要用于铣削，擅长箱体类零件和模具类零件加工，应根据零件的主要特点来确定。

Q6: 在中国进行五轴数控加工时，交货时间和沟通是否有保证？

有保证。这是通过 JS Precision 等全球供应商的项目管理和沟通团队实现的。通过使用标准化在线平台进行项目跟踪，流程或多或少是透明的。交货时间和沟通流程将与全球供应商相同，并具有更多与成本相关的优势。

Q7: 你们接受什么格式的设计文件？

我们支持许多常见的设计文件格式，但对于 2D 和 3D 设计，我们仅支持 STEP、IGES、SLDPRT 或 X_T 格式设计。我们还接受 DXF 或 DWG 格式的 2D 设计。最常见的中性设计格式是 STEP。

Q8：五轴数控机床除了金属之外还可以加工复合材料或塑料吗？

是的。原型制造中碳纤维等高性能复合材料、PEEK 等工程塑料和树脂块的加工也在 5 轴 CNC 加工中进行。这还包括复杂形状的高精度成型。

概括

选择 5 轴还是 3 轴 CNC 加工的决定不仅仅涉及“高端”与“低端”质量。尽管在制造简单部件时，3 轴加工在经济上可能仍然是不可替代的选择，但 5 轴加工的优点“在单个设置中完成复杂的加工”使其具有最佳的性价比。

选择 5 轴加工中心时，了解需要加工的零件的复杂程度始终很重要。选择好的5轴数控加工中心制造商始终很重要。

JS精密拥有3 轴、5 轴和车铣作业的全部能力，始终致力于为您提供客观的工艺性能分析以及制造服务，不受我们的机器的限制。我们可以将您的设计带入精确、性能和经济性之中。