3+2이 무엇인가요? 축 가공?
3+2축 가공은 CNC 밀링 가공 방식의 한 종류로, 5축 방향 가공 또는 위치 지정 5축 가공이라고도 합니다. 핵심 원리는 5축 공작기계의 세 개의 직선축(X, Y, Z)을 이동에 사용하고, 두 개의 회전축(일반적으로 A축과 B축, 또는 A축과 C축)을 이용하여 공구와 공작물을 경사각으로 고정하는 것입니다. 이 두 회전축을 고정하면 공작기계는 고성능 3축 공작기계처럼 특정 각도 방향으로 절삭 작업을 수행합니다.
3+2축 가공은 절삭 과정에서 5개의 축이 모두 연속적이고 동기적으로 움직인다는 의미가 아닙니다. 오히려, 먼저 최적의 각도를 찾아 고정한 후 3축 가공을 수행하는 방식입니다. 이러한 방식의 장점은 한 번의 클램핑으로 공작물의 여러 면을 가공할 수 있어 반복적인 클램핑을 방지하고 효율성과 정확도를 향상시킬 수 있다는 점입니다. 특히 복잡한 박스형 부품이나 경사진 형상을 가진 금형 가공에 적합합니다.
방법 Does 3+2 Axis M가공 W오크?
프로그래밍 및 각도 계산
CAM 소프트웨어 엔지니어는 컴퓨터에서 3D 모델을 프로그래밍합니다. 소프트웨어는 부품의 기하학적 형상을 분석하여 가공이 필요한 영역을 자동으로 또는 수동으로 판별하고, 각 영역에 가장 적합한 공구 경사각을 계산합니다. 이 각도의 선택은 공구와 공작물 또는 고정구 사이의 간섭을 방지하고, 최적의 절삭 조건으로 공구가 공작물과 접촉하도록 하는 데 매우 중요합니다.
회전축 위치 지정
가공 프로그램이 CNC 공작기계에 입력됩니다. 공작기계는 먼저 회전축의 이동 명령을 실행하여 프로그램에서 설정한 각도로 공구(또는 공작기계 구조에 따라 작업대)를 정밀하게 회전시킵니다.
잠금 및 절단
회전축이 회전을 멈추고 이 위치에 고정됩니다. 이 순간부터 제어 시스템은 이를 새로운 "3축" 가공 좌표계로 인식합니다.
3 축 가공
공작기계는 시동 후 현재 각도에서의 모든 가공 작업이 완료될 때까지 X, Y, Z축만을 사용하여 고속의 안정적인 절삭 운동을 수행합니다.
반복 과정
3축 가공이 완료되면 공작기계는 회전축을 다음 미리 정해진 각도로 이동시켜 고정하고 새로운 3축 가공을 시작합니다. 이 과정은 부품의 모든 형상이 가공될 때까지 반복됩니다.
3+2축 가공에 사용되는 재료
일반적인 금속:
- 알루미늄(6061, 7075 등)
- 스테인리스 강
- 티타늄
- 황동과 구리
알류미늄
알루미늄 합금은 3+2축 가공에 가장 흔하게 사용되는 소재 중 하나이며, 뛰어난 가공성, 높은 강도 및 경량성으로 인해 매우 선호됩니다.
3+2축 가공은 더 짧은 절삭 공구를 사용하여 경사각으로 절삭함으로써 알루미늄 합금 가공 시 발생하기 쉬운 변형을 효과적으로 방지하고, 매우 높은 치수 정밀도와 매끄러운 표면 품질을 달성하며, 후속 가공의 필요성을 줄일 수 있습니다.
스테인리스 강
스테인리스강은 내식성과 우수한 기계적 특성으로 인해 의료 및 식품 산업에서 널리 사용됩니다. 3+2축 가공은 이러한 분야에서 복잡한 구조의 밸브 본체, 펌프 케이싱 및 수술 기구를 제조하는 데 매우 적합합니다.
티타늄
티타늄 합금은 주로 항공우주 및 의료용 임플란트 분야에 사용됩니다. 높은 강도, 가벼운 무게, 우수한 생체 적합성을 지니고 있지만, 가공이 어려운 소재라는 특징도 있습니다.
3축+2축 가공은 고정된 각도로 절삭하는 데 짧은 공구를 사용하여 공정 시스템의 강성을 크게 향상시킵니다. 이는 티타늄 합금 가공 시 발생하기 쉬운 공구 진동 및 마모를 방지하는 데 매우 중요합니다.
3+2축 가공의 주요 장점
더 높은 정확도
3+2축 가공에서 더 높은 정밀도를 달성하는 핵심은 "한 번의 클램핑으로 다면 가공을 완료하는 것"에 있습니다.
3+2축 기술은 회전축을 통해 공작물을 필요한 각도로 위치시킨 후 고정합니다. 단 한 번의 클램핑으로 세 개의 선형 축을 이용하여 모든 경사면과 다양한 각도를 가공할 수 있으므로 여러 번의 클램핑으로 인한 누적 오차를 제거하고 부품의 전체적인 기하학적 정확도와 위치 공차를 보장합니다.
설정 및 사이클 시간 단축
3축 + 2축 가공은 연속 5축 가공에서 절삭 공구의 수직면을 유지하기 위해 필요한 복잡한 축 이동 계산 및 감속 과정을 제거합니다. 따라서 절삭 경로가 더욱 직관적이고 효율적이어서 원자재에서 완제품까지 전체 생산 시간을 크게 단축할 수 있습니다.
개선 된 표면 마감
깊은 홈이나 가파른 측벽을 가공할 때 3축 공작기계는 긴 오버행 공구를 사용해야 하는데, 이로 인해 진동과 떨림이 발생하여 공작물 표면에 진동 자국이 남을 수 있습니다.
3축 + 2축 가공은 공작물을 기울여 짧고 견고한 공구로 해당 영역에 접근할 수 있도록 하여 진동을 효과적으로 억제합니다.
접근하기 어려운 지역에 대한 접근성
3+2축 가공은 절삭 공구에 "최적의 시야"를 제공하는 것과 같습니다. 공작물의 공간적 자세를 유연하게 조정함으로써 절삭 공구가 지나갈 수 있는 장애물 없는 경로를 만들어 기존에는 접근하기 어려웠던 영역까지 쉽게 가공할 수 있게 해줍니다.
완전 5축 방식에 비해 비용이 저렴합니다.
하드웨어 측면에서 볼 때, 3+2축 기능을 갖춘 5축 공작기계는 회전축의 동적 응답 및 동기화 성능에 대한 요구 사항이 다소 낮기 때문에 고성능 연속 5축 공작기계보다 일반적으로 가격이 저렴합니다.
절삭 공구 및 일상 유지보수 측면에서 3+2축 가공기는 표준 절삭 공구를 더 많이 사용하므로 공작기계의 마모 및 유지보수 비용도 상대적으로 낮습니다. 따라서 복잡한 자유형 곡면 가공이 필요하지 않은 용도에는 3+2축 가공기가 비용과 성능 면에서 최적의 균형을 제공하는 솔루션입니다.
5축 가공?
5축 CNC 가공은 컴퓨터로 제어되는 제조 공정으로, 5개의 서로 다른 축을 활용하여 가공 시 뛰어난 유연성과 정밀도를 제공합니다. 기존의 X, Y, Z축 선형 축 외에도 5축 CNC 기계는 A축과 B축으로 불리는 두 개의 회전축을 추가로 사용하여 작동합니다.
이러한 회전축의 통합으로 절삭 공구는 다양한 각도와 방향에서 공작물에 접근할 수 있습니다. 확장된 동작 범위는 깊은 홈, 언더컷, 윤곽면 및 복잡한 곡선을 포함한 매우 복잡한 형상을 정밀하게 가공할 수 있도록 합니다. 공구를 기울이고 회전시킬 수 있는 기능은 여러 번의 설정 및 재배치 필요성을 크게 줄여 가공 효율성과 전반적인 정확도를 향상시킵니다.
3+2축 가공과 연속 5축 가공: 주요 차이점
3+2축 가공
절삭 작업 중에는 회전축이 고정된 상태를 유지합니다. 회전축의 목적은 위치를 지정한 후 고정된 방향으로 효율적인 절삭 작업을 수행하는 것입니다.
연속 5축 가공
절삭 공정 전체에 걸쳐 5개의 축(3개의 직선축과 2개의 회전축)이 동시에, 지속적으로, 그리고 조화롭게 움직입니다. 이러한 공정의 목적은 임펠러, 프로펠러, 터빈 블레이드 등과 같이 매우 복잡한 자유형 곡면을 가공하는 데 사용되는 "동적 성형"입니다.
3+2축 가공 vs 전체 5축 가공
| 제품 특장점 | 3+2축 가공 | 전체 5축 가공 |
| 사용 중인 축 | X, Y, Z + 두 개의 위치 지정 축 | X, Y, Z축 + 두 개의 동시 회전축 |
| 모션 타입 | 위치 회전을 포함한 선형 | 완전 동시 운동 |
| 비용 | 중급 | 높음 |
| 사이클 타임 | 보통 | 가장 빠른 |
| 지원 기기 | 중간 정도의 난이도 부품 | 매우 복잡하고 유기적인 형태 |
3+2축 가공 방식은 여러 개의 개별 각도 평면으로 구성된 부품 가공에 탁월하며, 연속 5축 가공 방식은 이동 중 공구 방향이 지속적으로 변경되어야 하는 복잡한 곡면 가공에 특화되어 있습니다.
3+2 디자인 팁 축 금형/기계공작
부품 방향 최적화
설계 단계에서는 최소한의 회전축 위치 조정 각도로 최대한 많은 형상을 가공하는 방법을 고려해야 합니다. 이상적인 목표는 부품에 가능한 한 많은 구멍, 홈, 프로파일을 동일 방향 또는 몇 가지 방향으로 배치하는 것입니다.
도구 접근 권한을 확보하세요
공작물을 각도로 기울일 때는 철저한 간섭 점검을 실시해야 합니다. 공구 끝부분뿐만 아니라 공구 홀더, 클램핑 장치, 심지어 스핀들 헤드까지 공작물, 고정구 또는 공작기계 작업대와 충돌하지 않는지 확인해야 합니다.
깊은 홈이나 오목한 형상을 설계할 때는 계획된 경사각에서 공구가 가공 바닥면에 안전하게 도달할 수 있도록 충분한 길이를 확보하고, 공구 홀더가 측벽을 긁지 않도록 해야 합니다.
안전한 고정 장치를 설계하세요
3+2축 가공은 다양한 각도에서, 심지어는 공작물을 뒤집은 상태에서도 수행되므로, 고정구는 모든 방향에서 안정적인 클램핑을 제공해야 합니다. 또한, 고정구 자체의 설계는 회전 중 공작기계 부품과의 간섭을 피하기 위해 최대한 작고 낮아야 합니다.
평면 가공을 위한 설계
각 위치 결정 각도에서 3+2축은 본질적으로 3축 가공과 같습니다. 따라서 이상적인 형상은 3축 전략을 사용하여 효율적으로 가공할 수 있는 "평면" 형상입니다. 얕은 곡면도 가공할 수 있지만, 복잡한 3차원 자유형 곡면 가공은 여전히 연속 5축 가공의 강점입니다.
3+2를 선택하는 이유는 무엇일까요? 축 생산을 위한 기계 가공
완전한 5축 시스템에 투자하지 않고도 유연성, 정밀성 및 효율성을 필요로 하는 기업에게 3+2 가공은 완벽한 솔루션을 제공합니다.
다음은 제조업체들이 보고한 실제적인 이점 몇 가지입니다.
- 기존 3축 가공에 비해 사이클 시간이 40~60% 단축됩니다.
- 다양한 표면을 가진 부품의 정확도가 향상되었습니다.
- 설치 횟수가 줄어들어 고정 장치 비용이 절감됩니다.
- 소량에서 중량 생산에 더 나은 생산성 제공
- 회전축이 자동으로 재배치될 수 있으므로 기계 활용도가 높아집니다.
전반적으로 3+2 가공 방식은 복잡한 연속 동작 프로그래밍 없이 표준 5축 기계의 성능을 극대화합니다.
3+2축 가공의 응용 분야
항공 우주 산업
항공우주 산업은 3+2축 가공의 가장 대표적인 응용 분야 중 하나입니다. 날개 리브, 프레임, 격납고와 같은 항공기 구조 부품은 일반적으로 알루미늄 합금이나 티타늄 합금 소재를 단일 블록으로 가공하여 제작됩니다. 이러한 부품들은 복잡한 구조, 얇은 벽, 그리고 다양한 각도로 가공해야 하는 수많은 구멍, 홈, 돌출부를 가지고 있습니다. 3+2축 가공은 단 한 번의 클램핑으로 부품의 5개 면에 대한 대부분의 형상 가공을 완료할 수 있습니다.
금형 제작
사출 금형, 다이캐스팅 금형, 스탬핑 금형 등 어떤 금형이든 코어와 슬라이더는 일반적으로 깊은 캐비티, 가파른 측벽, 복잡한 냉각수 채널 등 복잡한 형상을 가지고 있습니다. 3축+2축 가공은 공구를 최적의 각도로 기울이고, 접근하기 어려운 영역을 정밀하게 가공하여, 정확한 각도의 경사 핀홀과 슬라이더 메커니즘을 제작할 수 있게 해줍니다.
의료기기 산업
의료 분야에서는 생체 적합성 소재로 제작된 부품의 정밀도, 표면 마감 및 가공성에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 3+2축 가공은 인공 관절, 수술 기구, 골판 등의 부품 제조에 매우 적합합니다. 이 가공 방식은 2차 클램핑으로 인한 오염 및 오류 위험을 방지하는 동시에 임플란트와 인체 뼈 사이의 완벽한 밀착을 보장하여 수술 성공에 필수적인 조건을 충족합니다.
에너지 및 중공업
에너지 분야, 예를 들어 증기 터빈과 가스 터빈의 날개와 같은 부품은 일반적으로 고온 합금과 같이 가공하기 어려운 재료로 만들어지며 복잡한 형상을 가지고 있습니다.
3축 + 2축 가공은 짧고 견고한 공구를 사용하여 공작물에 가장 적합한 각도로 진입할 수 있도록 해주며, 이는 공구 수명 유지, 절삭열 제어 및 부품 표면의 무결성 확보에 매우 중요합니다.
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FAQ 3+2축 가공
3+2축 가공이란 무엇이며, 어떻게 작동하는가?
3+2축 가공(5축 위치 가공이라고도 함)은 CNC 가공 공정으로, 가공 전에 두 개의 회전축을 사용하여 가공물을 기울이고 회전시켜 원하는 위치로 이동시킵니다. 가공물이 원하는 각도로 고정되면 기계는 3축 가공을 수행합니다. 이를 통해 복잡한 부품을 여러 방향에서 여러 번의 설정 작업 없이 가공할 수 있습니다.
3+2축 가공과 완전 5축 가공의 차이점은 무엇인가요?
3+2축 가공에서는 두 개의 회전축이 부품의 위치를 지정하지만 절삭 중에는 고정되어 있습니다. 반면, 완전한 5축 가공에서는 모든 5개의 축이 동시에 움직이며 절삭합니다. 3+2축 가공은 5축 가공의 장점을 대부분 제공하면서도 비용이 저렴하고 프로그래밍이 간단하여 정밀 부품 가공에 이상적입니다.
3+2축 CNC 가공의 주요 장점은 무엇입니까?
3+2축 가공은 탁월한 정밀도, 향상된 표면 조도, 그리고 설정 시간 단축을 통한 생산 속도 향상을 제공합니다. 또한, 높은 일관성과 정확도를 유지하면서 경사진 구멍, 언더컷, 깊은 포켓과 같이 가공하기 어려운 형상도 가공할 수 있습니다.
어떤 산업 분야에서 3+2축 가공을 일반적으로 사용합니까?
이 기술은 항공우주, 의료, 자동차, 금형 제작 및 전자 산업에서 널리 사용됩니다. 브래킷, 터빈 하우징, 의료용 임플란트 및 고정밀 금형과 같은 복잡한 부품을 생산하는 데 이상적입니다.
3+2축 가공이 5축 가공보다 비용 효율성이 더 높을까요?
네. 3+2축 가공은 5축 가공과 유사한 유연성을 제공하면서도 장비 및 프로그래밍 비용은 더 낮습니다. 특히 연속적인 다축 윤곽 가공은 필요하지 않지만 각도 형상이 필요한 부품 가공에 비용 효율적입니다.
