3軸CNC加工と5軸CNC加工の主な違い

3軸CNC加工と5軸CNC加工の比較 

CNC加工 は、コンピュータ制御のCNC装置を使用して複雑な部品を製造する高度な切削加工技術です。CNCマシンは現在、 多軸加工 ますます複雑化する部品設計に対応できる能力を備えている。中でも、3軸加工機と5軸加工機は製造業で最も一般的である。軸数とは、切削工具が加工操作を行うために移動できる方向の数を指す。

両者の違いは、操作性、精度、生産速度、そして加工可能な設計の複雑さに表れます。したがって、生産要件を満たす適切な機械を選択するには、3軸CNCマシンと5軸CNCマシンを比較検討する必要があります。 

側面	3軸CNC	5軸CNC
軸の動き	線形（X、Y、Z）のみ	直線（X、Y、Z）+回転（A、B）
機械のセットアップ	シンプルで時間がかからず、中程度のスキルで操作できます	複雑で、高度なCAMと熟練したオペレーターが必要
形状と特徴	ファットサーフェス、穴、ねじ山、シンプルな3Dパーツ	自由曲面、アンダーカット、深い空洞、複雑な 3D 輪郭
精度	許容誤差 ~±0.125 mm	高精度 ~±0.0125 mm
表面仕上げ	粗い表面（Ra 0.8～3.2 µm）	滑らかで細かい仕上げ（Ra 0.4～1.8 µm）
生産速度	単純な部品の場合は高速、多面加工の場合は低速	連続加工により速度と効率が向上
費用	約50,000万ドル、時給は低め	約100,000万ドル以上、時間当たり/ツールコストが増加
用途	自動車部品、ブラケット、平面フライス加工、一般機械加工	タービンブレード、金型、インプラント、航空宇宙部品

 

3 軸 CNC マシンとは何ですか? 

3軸CNCミル

3 軸マシンは、ツール (またはワークピース) が X、Y、Z の 3 つの異なる軸を中心に移動できるという動作によって定義されます。各軸は 1 つの直線方向を表します。X 軸は左右、Y 軸は前後、Z 軸は上下を意味します。

2Dフィーチャーやシンプルな3D形状の加工に適しています。セットアップと操作は4軸や5軸加工機よりも簡単です。さらに、3軸加工機にはCNCフライス盤、旋盤、3軸マシニングセンターなど、さまざまな種類があります。これらの違いについては、こちらをご覧ください。 CNC旋盤 vs. ターニングセンター (NAIST) と フライス盤 vs.旋盤 こちらをクリックしてください。 

3軸CNCでは、切削、穴あけ、溝加工、面取り、ねじ切りなどの標準的な加工操作を実行できます。ワークピースの別の平面を加工するには、セットアップを再設定する必要があるという制限がありますが、特定のレベルでは複雑な形状を作成できます。 

3軸加工の利点

• 簡単なセットアップ: 3 軸 CNC の機械セットアップ、ツールのクランプ、ツールパスのプログラミングはシンプルで時間がかかりません。 
• 低価格： 3 軸 CNC マシンのコストは約 50,000 ドルで、1 時間あたりの加工コストは 4 軸または 5 軸加工センターよりも低くなります。 
• シンプルなパーツなら高速化: シンプルな3D形状の加工では生産速度が速くなります。 
• 操作が簡単： 中程度のスキルを持つオペレーターは、3 軸 CNC 加工プロセスを操作できます。

3軸加工の欠点

• 複雑な形状の制限: ワークピースのすべての平面を加工するには、再度クランプする必要があり、アンダーカットや複雑な輪郭を作成することはできません。

• 精度が低い:  3 軸 CNC の一般的な許容誤差は ±0.125 mm までですが、精度が重要なアプリケーションには不十分です。

• 生産速度： サイクルタイムが遅いと生産速度が低下し、大量生産には適していません。

• 単面加工： 3軸CNCでは、工具の到達範囲は単一平面に制限されます。多面加工を行うには、ワークを再度クランプし、工具の位置を調整する必要があります。 

 

5 軸 CNC マシンとは何ですか? 

5軸CNC加工 

5 軸 CNC マシンは、ワークピースまたは切削工具を 5 つの異なる軸 (3 つの直線軸と 2 つの回転軸、X、Y、Z、A、B) に沿って移動できます。X、Y、Z は、左右、前後、上下の同じ方向を指します。 

したがって、A は X を中心とした回転軸、B は Y または Z を中心とした回転軸となります。つまり、セットアップを変更せずに、ワークピースを回転および傾斜させて多面加工を行うことができます。 

比較すると 3対4対5CNC加工追加軸によって機能が向上することは明らかであり、5軸加工により、アクセスが困難な箇所への工具アクセスが大幅に向上します。連続加工により、複雑な形状や輪郭の加工が可能になります。そのため、精密で滑らかな仕上げの精巧な製品を製造できます。 

5軸マシニングセンター、フライス加工機、旋盤を用いて、輪郭加工、アンダーカット加工、プロファイル輪郭加工、彫刻加工、ヘリカル加工などの特殊な加工を行うことができます。  

機械加工に興味がある方は、 フライス加工とドリリング (NAIST) と EDM とフライス加工 こちらをクリックしてください。 

5軸加工の利点

• 複雑な 3D 形状: 5軸加工は、ワークの複数の側面を連続的に加工することを可能にします。不規則な輪郭、アンダーカット、角度のある形状などを作成できます。
• 高い生産速度: 5 軸同時加工により、3 軸または 4 軸の機械よりも早く最終部品を製造できます。 
• 効率性： 5 軸加工では、複数のツール交換とジョブセットアップが不要になるため、ダウンタイムが短縮され、生産効率が向上します。
• 精度と精度: 切削工具の均一な噛み合いにより、精密な部品が製造されます。同時に、±0.125 mm、あるいはそれ以下の公差を実現できます。 
• 表面仕上げ： 工具の方向を継続的に制御し、再配置を減らすことで、加工後の表面はきれいで滑らかになりました。

5軸加工の欠点

• 初期費用が高くつく: 業界標準の 5 軸 CNC マシンは 100000 ドルを超えるため、設置コストが高く、1 時間あたりの加工コストも高くなります。 
• 複雑なセットアップとツールパス: 機械のセットアップ、操作、ツールパスの最適化は複雑であり、高度な専門知識が必要です。 
• ツールコストの増加:  多くの場合、通常のツールオプションよりも高価で、短くて硬い切削工具が必要になります。 

3軸CNC加工と5軸CNC加工の違い 

上記の議論で、3軸加工機と5軸加工機のコンセプト、長所、短所を理解しました。次に、それぞれの機能、仕上げ品質、コスト、サイクルタイム、カスタマイズ性の観点から、直接比較してみましょう。 

軸の動き 

3軸CNC工作機械は直線軸の動きに限定されており、左右、前後、上下方向に移動できます。そのため、複雑な設計においてアクセスが困難な箇所の加工は困難です。一方、5軸加工では2つの回転軸が使用可能であり、複雑な形状をより細かく制御できます。

セットアップの複雑さとプログラミング 

3軸加工では、治具やワーク保持が比較的簡単で、CNCプログラミングも比較的簡単です。一方、5軸CNC加工では、より複雑なセットアップが必要になります。さらに、複雑なツールパスとツールの傾きや回転を考慮する必要があるため、CNCプログラミングも複雑になります。そのため、高度なCAMソフトウェアが必要です。 

複雑な形状 

5軸CNC加工部品

より高い軸数の機能により、輪郭加工や深削りなどの特殊な加工操作によって複雑な部品を作成できます。3 軸 CNC は、平面、止まり穴と貫通穴、ねじ、単純な 3D 形状、彫刻された表面、面取り、フィレットなどに使用されます。 

対照的に、5 軸マシンは、自由形状や曲面、複雑な 3D 輪郭、アンダーカット、深いキャビティ、角度付き表面など、幅広い機能を備えています。

生産速度と効率 

単純な部品を少量から中量生産する場合、3軸加工でも5軸加工と同等の生産速度を実現できます。そうでない場合は、生産サイクルが遅くなります。5軸加工機では、工具のセットアップや位置決めを変更せずに連続加工できるため、生産速度と効率が向上します。

費用

3軸加工機と5軸加工機の典型的なコストは、それぞれ50000ドルと100000ドルです。さらに、5軸加工機は高度な工具、精密な治具、そして特殊なソフトウェアが必要となるため、部品1個あたりの生産コストや加工時間あたりのコストが高くなります。 

表面仕上げ品質 

3軸CNC仕上げと5軸CNC仕上げ

3軸加工で製造された製品の加工後の表面仕上げには、工具痕やバリが含まれる場合がありますが、5軸加工機ではより滑らかな表面が得られます。表面粗さ（Ra）の典型的な範囲は、3軸加工では0.8～3.2µm、5軸加工では0.4～1.8µmです。

カスタマイズとデザインの自由 

3軸加工は、軸移動量が少なく工具の向きが固定されているため、設計の自由度が限られます。複雑な形状の場合、複数回のセットアップが必要になり、サイクルタイムが長くなります。一方、5軸CNC加工は、はるかに高い柔軟性とカスタマイズ性を提供します。複雑な形状、曲面、多面形状を1回のセットアップで加工できます。

用途 

5軸CNCアプリケーション

3軸CNC工作機械は、自動車部品、板金部品、穴あけ、平面フライス加工、ブラケット、中程度の輪郭を持つ面など、単純で一般的な製造工程に使用されます。一方、5軸工作機械は、医療用インプラント、タービンブレード、金型、航空機部品など、高い精度が求められる複雑な部品の加工に使用されます。 

（製造プロセスの応用についてもっと詳しく知りたいですか？クリックしてください 板金部品と機械加工部品 ここに。）

3 軸フライス加工と 5 軸フライス加工の違いは何ですか?

3軸フライス加工と5軸フライス加工 

まず、フライス加工は、回転する工具と固定されたワークピースを用いた加工プロセスの一種です。フライス盤またはマシニングセンターがこれに使用されます。3軸フライス加工では、工具はX、Y、Z軸に沿って移動するスピンドルに取り付けられます。切削、輪郭加工、 ねじフライス加工とタッピング、掘削等 

 一方、5軸フライス加工は、複雑な形状、アンダーカット、複合角度、自由曲面などを加工できます。工具は複数の角度からワークにアプローチできるため、追加の2軸でワークを同時に傾斜および回転させることができます。 

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3軸および5軸CNC加工の恩恵を受ける業界 

CNC 加工は、一般的な加工目的から航空宇宙産業や医療産業の精密部品まで、さまざまな業界で幅広く使用されています。3 軸 CNC 加工は単純な工業製品に使用され、5 軸マシンは複雑で精度が求められる用途に使用されます。 

3軸CNC加工のメリットを受ける業界 

自動車産業 

3軸加工により、自動車業界における様々な構造部品やエンジン部品の生産速度が向上します。例えば、エンジンマウント、シリンダーヘッド、トランスミッションハウジング、サスペンションブラケット、ファスナーなどです。

航空宇宙産業 

航空機の重要な部品は高軸CNC工作機械で製造されますが、シンプルな部品や内装は3軸加工で製造されます。例えば、ブラケット、シャフト、一部の着陸装置部品などが挙げられます。 

家電 

ハウジング、ヒートシンク、傾斜面部品などの民生用電子機器部品は、3軸加工で製造されています。さらに、プラスチックと金属の両方の材料を使用できます。 

工具と治具 

3 軸マシンは、固定プレート、シンプルな治具、位置決めボスなど、さまざまなツールと固定具コンポーネントを競争力のあるコストで製造できます。

5軸CNC加工のメリットを受ける業界 

医療産業 

医療診断部品やインプラントは、正確な診断と患者の安全を確保するために、高い精度が求められます。CNC 5軸加工技術は、最小公差でカスタムインプラントやその他の医療部品を製造できます。  ±0.005。 

航空宇宙産業 

5軸加工は、航空機の性能と安全性に不可欠な、厳しい公差と複雑な形状の加工を可能にします。構造フレーム、タービン部品、フューズグラススキン、インペラショルダー、タービンブレードプロファイルなどに使用できます。 

金型と金型 

5軸CNC加工は、複雑な内部形状と微細な表面仕上げを両立できるため、金型製造における主要な手法の一つとなっています。そのため、射出成形金型や鋳造金型などの製造に非常に効果的です。 

Bodaの多軸CNC加工ソリューション

Bodaでは、多軸CNC工作機械と、機械加工業界で10年の経験を持つ専門家チームを擁しています。お客様の設計に最適な3軸工作機械と5軸工作機械の選択をお手伝いいたします。 

当社は、シンプルなハードウェア部品から複雑な自動車、航空宇宙、医療、電子機器部品まで、あらゆる部品のCNC加工サービスを提供しています。部品のフライス加工、旋削加工、またはその両方の組み合わせが必要な場合でも、 旋削加工サービス 高精度で厳しい公差を満たすカスタム部品を製造できます。また、お客様の設計を検討し、加工工程の簡素化や生産コストの削減につながる実用的な改善策をご提案することも可能です。

したがって、デザインをアップロードして、当社の幅広い多軸加工ソリューションを活用してください。 

結論 

どちらも製造において同じ機能を果たしますが、3軸CNC加工と5軸CNC加工にはいくつかの違いがあります。3軸加工機は、標準的な加工工程で製造できる単純な部品に最適です。一方、5軸加工機は特殊な加工工程を実行でき、曲面、深いキャビティ、アンダーカット、カスタムプロファイルを備えた複雑な機械部品を作成できます。 

最終的な選択は、設計の幾何学的複雑さ、求められる精度、仕上がり、そして生産量によって決まります。そのため、お客様の要件を明確にし、3軸加工と5軸加工のどちらが競争力のあるコストでより良い結果をもたらすかを検討してください。 

 FAQ

5 軸 CNC マシンの欠点は何ですか?

5 軸 CNC マシンは初期コストが高く、複雑なプログラミングが必要であり、5 軸構成では場合によっては剛性が犠牲になることがあります。 

5軸加工のメリットは何ですか?

5 軸加工により、複雑な形状が可能になり、表面仕上げが向上し、サイクル時間が短縮され、同時輪郭加工を実行できます。

3 軸 CNC の制限は何ですか?

3 軸 CNC の制限としては、回転動作の制限、角度付き部品に必要な複数のセットアップ、手の届きにくい領域でのツール アクセスの制限などがあります。