3+2とは 軸 加工？
3+2軸加工は、 CNCフライス加工の一種で、5軸方向加工または位置決め5軸加工とも呼ばれます。その基本原理は、5軸工作機械の3つの直線軸（X、Y、Z）を移動に使用し、2つの回転軸（通常はA軸とB軸、またはA軸とC軸）を使用して工具とワークピースを傾斜角度で固定することです。これらの2つの回転軸を固定した後、工作機械は高性能3軸工作機械と同様に、その特定の角度方向で切削加工を行います。
3+2軸加工とは、切削加工中に5軸すべてが連続的かつ同期的に動くという意味ではありません。むしろ、まず最適な角度を見つけて固定し、その後3軸加工を行うというものです。この方法の利点は、ワークピースの複数の面を一度のクランプで加工できるため、クランプの繰り返しが不要になり、効率と精度が向上することです。特に、複雑な箱型部品や傾斜のある金型の加工に適しています。
認定条件 Does 3+2 Axis Mアニーニング Wオーク？
プログラミングと角度計算
CAMソフトウェアエンジニアは、コンピュータ上で3Dモデルをプログラミングします。ソフトウェアは部品の幾何学的形状を分析し、加工が必要な領域を自動または手動で特定し、各領域に最適な工具傾斜角を計算します。この角度の選択は極めて重要であり、工具とワークピースまたは治具との干渉を回避しつつ、工具が最適な切削条件でワークピースに接触することを保証します。
回転軸位置決め
加工プログラムはCNC工作機械にロードされます。工作機械はまず回転軸の移動コマンドを実行し、プログラムで設定された角度まで工具（または工作機械の構造によっては作業台）を正確に旋回させます。
ロックと切断
回転軸は動きを止め、その位置に留まります。この瞬間から、制御システムはそれを新たな「3軸」加工座標系として認識します。
3軸加工
工作機械は起動後、現在の角度でのすべての加工作業が完了するまで、X、Y、Z軸のみを使用して高速かつ安定した切削動作を実行します。
反復プロセス
3軸加工が完了すると、工作機械は回転軸を次の所定の角度まで移動させて固定し、新たな3軸加工を開始します。このサイクルは、部品のすべての形状が加工されるまで続きます。
3+2軸加工に使用される材料
一般的な金属:
- アルミニウム（6061、7075など）
- ステンレス鋼
- チタン
- 真鍮と銅
アルミ
アルミニウム合金は、3+2軸加工において最も一般的な材料の一つであり、優れた被削性、高強度、軽量性といった特性から非常に好まれている。
3軸＋2軸加工では、より短い切削工具を用いて傾斜角度で切削を行うため、アルミニウム合金の加工時に発生しやすい変形を効果的に回避し、極めて高い寸法精度と滑らかな表面品質を実現し、後工程の仕上げ加工の必要性を低減できます。
ステンレス鋼
ステンレス鋼は、耐食性と優れた機械的特性から、医療および食品業界で広く使用されています。3+2軸加工は、これらの分野における複雑な構造のバルブ本体、ポンプケーシング、および手術器具の製造に非常に適しています。
チタン
チタン合金は主に航空宇宙分野や医療用インプラント分野で使用されている。高強度、軽量、優れた生体適合性といった特長を持つ一方で、加工が難しい材料としても知られている。
3軸＋2軸加工は、短い工具を用いて固定角度で切削することで加工システムの剛性を大幅に向上させ、チタン合金の加工時に発生しやすい工具の振動や摩耗を防ぐ上で非常に重要である。
3+2軸加工の主な利点
より高い精度
3+2軸加工において高精度を実現するための核心は、「1回のクランプで多面加工を完了させること」にある。
3+2軸技術は、回転軸によってワークピースを所定の角度に位置決めし、固定します。3つの直線軸を使用することで、傾斜面や様々な角度の加工を1回のクランプで完了できるため、複数回のクランプによる累積誤差を排除し、部品の全体的な幾何学的精度と位置公差を確実に確保します。
セットアップ時間とサイクルタイムの短縮
3+2軸加工では、連続5軸加工において切削工具の垂直面を維持するために必要な複雑な軸動作計算や減速が不要になります。切削経路はより直接的かつ効率的になり、原材料から完成品までの総生産時間を大幅に短縮できます。
改善された表面仕上げ
深い空洞や急な側壁を加工する場合、3軸工作機械は長い突き出し工具を使用する必要があり、これにより振動やフラッターが発生しやすく、ワークピースの表面に振動痕が残る可能性がある。
3軸＋2軸加工では、ワークピースを傾けることで短く剛性の高い工具をこれらの領域に到達させることができ、振動を効果的に抑制します。
アクセス困難なエリアへのアクセス
3+2軸加工は、切削工具に「最適な視点」を与えるようなものです。ワークピースの空間的な姿勢を柔軟に調整することで、切削工具が障害物のない経路を確保し、これまで加工が困難だった領域にも容易にアクセスできるようになります。
フル5軸に比べて低コスト
ハードウェア面では、3軸＋2軸機能を備えた5軸工作機械は、回転軸の動的応答性や同期性能に対する要求がやや低いため、高性能な連続5軸工作機械よりも一般的に安価です。
切削工具と日常メンテナンスに関して言えば、3+2軸加工機は標準的な切削工具をより多く使用するため、工作機械の摩耗やメンテナンスコストも比較的低くなります。したがって、複雑な自由曲面加工を必要としない用途においては、3+2軸加工はコストと性能の完璧なバランスを実現するソリューションとなります。
何ですか 5軸加工?
5軸CNC加工は、コンピュータ制御による製造プロセスであり、5つの異なる軸の動きを利用することで、加工時の柔軟性と精度を向上させます。従来のX、Y、Zの直線軸に加え、5軸CNCマシンは、A軸とB軸と呼ばれる2つの回転軸も備えています。
これらの回転軸を統合することで、切削工具は幅広い角度と方向からワークピースに接触できるようになります。この拡張された動作範囲により、深い空洞、アンダーカット、輪郭面、複雑な曲線など、非常に複雑な形状の精密加工が可能になります。工具を傾けたり回転させたりできるため、複数回のセットアップや位置調整の必要性が大幅に軽減され、加工効率と全体的な精度が向上します。
3+2軸加工と連続5軸加工：主な違い
3+2軸加工
切断作業中、回転軸は静止したままです。その目的は、所定の位置に部品を位置決めし、一定方向への効率的な切断を行うことです。
連続5軸加工
切削工程全体を通して、5つの軸（3つの直線軸と2つの回転軸）すべてが同時に、連続的に、かつ協調して動きます。その目的は「動的成形」であり、インペラ、プロペラ、タービンブレードなど、極めて複雑な自由曲面を加工するために用いられます。
3+2軸加工 vs フル5軸加工
| 機能 | 3+2軸加工 | フル5軸加工 |
| 使用中の斧 | X、Y、Z軸＋2つの位置決め軸 | X、Y、Z軸＋2つの同時回転軸 |
| モーションタイプ | 位置回転を伴う直線 | 完全同時動作 |
| 費用 | 技法 | ハイ |
| サイクルタイム | 穏健派 | 最速 |
| 以下のためにベスト | 中程度の複雑さの部品 | 非常に複雑な有機的な形状 |
3+2軸は、複数の離散的な角度平面で構成される部品の加工に優れている一方、連続5軸は、移動中に工具の方向を絶えず変化させる必要がある複雑な曲面の加工に特化している。
3+2世帯向けデザインのヒント 軸 機械加工
部品の向きを最適化する
設計段階では、回転軸の位置決め角度を最小限に抑えつつ、できるだけ多くの形状を加工する方法を検討する必要があります。理想的な目標は、部品上の穴、空洞、およびプロファイルを、できるだけ同じ方向、または少数の方向に配置することです。
ツールへのアクセスを確保する
加工対象物を傾斜させる場合は、徹底的な干渉チェックを実施する必要があります。工具の先端だけでなく、工具ホルダ、クランプ装置、さらにはスピンドルヘッドが、加工対象物、治具、または工作機械の作業台と衝突しないかどうかも確認しなければなりません。
深い空洞や凹面形状を設計する際には、計画した傾斜角度において、加工底面に安全に到達するのに十分な長さの工具が確保され、かつ工具ホルダが側壁を傷つけないようにする必要がある。
安全な固定具を設計する
3+2軸加工は様々な角度で行われ、場合によってはワークピースを反転させた状態でも行われるため、治具はあらゆる方向で確実にクランプできる必要があります。また、回転中に工作機械の部品と干渉しないよう、治具自体の設計はできるだけコンパクトかつ低くする必要があります。
平面加工のための設計
各位置決め角度において、3+2軸は基本的に3軸加工です。したがって、理想的な形状は、3軸加工戦略を用いて効率的に加工できる「平面」形状です。浅い曲面を加工することは可能ですが、複雑な3次元自由曲面は、連続5軸加工の得意分野です。
3+2を選ぶ理由 軸 生産のための機械加工
柔軟性、精度、効率性を必要とするものの、本格的な5軸加工システムに投資したくない企業にとって、3+2軸加工は最適なソリューションとなります。
メーカー各社が報告した実際のメリットをいくつかご紹介します。
- 従来の3軸加工と比較して、サイクルタイムが40～60%短縮
- 多面部品の精度が向上
- セットアップ回数が少なくなるため、治具コストが削減されます。
- 小～中規模バッチ生産の生産性向上
- 回転軸が自動的に再配置できるため、機械の稼働率が向上します。
総じて、3+2加工は、連続動作プログラミングの複雑さを伴うことなく、標準的な5軸加工機の能力を最大限に引き出す。
3+2軸加工の応用分野
航空宇宙産業
航空宇宙分野は、3+2軸加工の最も代表的な応用分野の一つです。翼リブ、フレーム、ハンガーなどの航空機構造部品は、通常、アルミニウム合金またはチタン合金の一枚板から削り出されます。これらの部品は複雑な構造を持ち、肉厚が薄く、様々な角度で加工する必要のある多数の穴、空洞、ボスを備えています。3+2軸加工では、部品の5面すべてにおいて、一度のクランプで大部分の加工を完了できます。
金型製造
射出成形金型、ダイカスト金型、プレス金型など、いずれの金型においても、コアやスライダーは、深いキャビティ、急勾配の側壁、複雑な冷却水路など、複雑な形状をしています。3軸＋2軸加工であれば、工具を最適な角度に容易に傾けることができ、こうした加工しにくい箇所を精密にフライス加工し、角度のついた傾斜ピン穴やスライダー機構を精密に加工することが可能です。
医療機器産業
医療分野では、生体適合性材料を用いた部品の精度、表面仕上げ、加工精度に極めて高い要求が課せられます。3+2軸加工は、人工関節、手術器具、骨プレートなどの部品製造に最適です。二次クランプによる汚染や誤差のリスクを回避できるだけでなく、インプラントと人体骨との完璧な適合性を確保できるため、手術の成功に不可欠です。
エネルギーと重工業
エネルギー分野、例えば蒸気タービンやガスタービンのブレードなどは、通常、高温合金のような加工が難しい材料で作られており、複雑な形状をしている。
3軸＋2軸加工では、短く剛性の高い工具を使用して最適な角度でワークピースに進入させることが可能になり、工具寿命の維持、切削熱の制御、部品表面の完全性の確保に不可欠です。
経験豊富な3+2パートナーと提携しましょう 軸 機械加工メーカー NOBLE
NOBLEでは、試作品から量産まで、3軸＋2軸CNC加工サービスを専門としています。当社の高度な多軸加工センターにより、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、エンジニアリングプラスチックなどの素材から、厳しい公差と優れた表面仕上げの精密部品を製造することが可能です。
試作品の少量生産から大規模生産まで、お客様のニーズに合わせて、経験豊富なエンジニアリングチームが以下のサービスを提供します。
- 専門的なDFM（製造性設計）サポート
- 迅速で信頼性の高い見積もり
- CMM検査を用いた一貫した品質管理
- 柔軟な生産スケジュール
当社を製造パートナーとしてお選びいただくことで、3軸＋2軸加工の効率性と、信頼できる精密加工サプライヤーとしての信頼性の両方を手に入れることができます。
のFAQ 3+2軸加工
3+2軸加工とは何ですか？また、どのように機能するのですか？
3+2軸加工（5軸位置決め加工とも呼ばれる）は、CNC加工の一種で、切削前に2つの回転軸を用いてワークピースを傾けたり回転させたりして位置決めします。ワークピースが所定の角度に固定されると、機械は3軸加工を実行します。これにより、複雑な部品を複数の方向から、段取り替えを繰り返すことなく加工することが可能になります。
3+2軸加工と5軸加工の違いは何ですか？
3+2軸加工では、2つの回転軸が部品の位置決めを行い、切削中は静止したままです。一方、完全5軸加工では、切削中に5つの軸すべてが同時に動きます。3+2軸加工は、5軸加工の利点のほとんどを低コストかつシンプルなプログラミングで実現できるため、多くの精密部品の加工に最適です。
3軸＋2軸CNC加工の主な利点は何ですか？
3軸＋2軸加工は、優れた精度、表面仕上げの向上、段取り時間の短縮による生産性の向上を実現します。また、角度のついた穴、アンダーカット、深いポケットなど、加工が難しい形状の加工も、高い一貫性と精度を維持しながら行うことができます。
3軸＋2軸加工を一般的に使用する業界はどれですか？
この技術は、航空宇宙、医療、自動車、金型製造、電子機器などの業界で幅広く利用されています。ブラケット、タービンハウジング、医療用インプラント、高精度金型といった複雑な部品の製造に最適です。
3+2軸加工は5軸加工よりも費用対効果が高いのでしょうか？
はい。3+2軸加工は、5軸加工と同等の柔軟性を持ちながら、設備費とプログラミングコストを削減できます。特に、角度のある形状は必要だが連続的な多軸輪郭加工は不要な部品加工において、費用対効果に優れています。
