3軸和5軸CNC加工
數控加工 是一種先進的減材製造技術，利用電腦控制的CNC設備生產複雜的零件。數控工具機的軸數各不相同；3軸和5軸機床在製造業中最為常見。軸數是指切削刀具能夠移動並進行加工的軸數。
它們之間的差異體現在操作、精度、生產速度以及可處理的設計複雜性。因此，選擇合適的機器類型以滿足您的生產需求，需要對3軸和5軸CNC進行比較了解。
| 方面 | 五軸數控 | 五軸數控 |
| 軸運動 | 僅線性（X、Y、Z） | 線性（X、Y、Z）+旋轉（A、B） |
| 機器設置 | 操作簡單，耗時少，中等技能即可 | 複雜，需要先進的 CAM 和熟練的操作員 |
| 形狀和特徵 | 肥胖表面、孔、螺紋、簡單的 3D 零件 | 自由曲面、底切、深腔、複雜 3D 輪廓 |
| 精密 | 公差~±0.125毫米 | 高精度~±0.0125毫米 |
| 表面處理 | 表面較粗（Ra 0.8–3.2 µm） | 光滑細膩的表面（Ra 0.4–1.8 µm） |
| 生產速度 | 對於簡單零件來說速度很快，對於多面加工來說速度較慢 | 連續加工提高速度和效率 |
| 價格 | 約 50,000 萬美元；時薪較低 | 約 100,000 美元以上；每小時/工具成本更高 |
| 應用領域 | 汽車零件、支架、平面銑削、通用加工 | 渦輪葉片、模具、植入物、航太零件 |
什麼是五軸CNC工具機？
3 軸數控銑床
三軸機床的定義是，其工作方式為，工具（或工件）可以圍繞 X、Y 和 Z 三個不同的軸移動。每個軸代表一個線性方向；X 軸表示左右，Y 軸表示前後，Z 軸表示上下。
它適用於製作二維特徵和簡單的三維形狀。其設定和操作比四軸或五軸機床更簡單。此外，三軸工具機也有很多不同的版本，例如CNC銑床、車床和三軸加工中心。您可以閱讀以下三軸機床之間的差異： CNC車床與車削中心 銑床與銑床車床 並點選這裡。
您可以在三軸 CNC 中執行切割、鑽孔、開槽、端面銑削、螺紋加工和其他標準加工操作。其限制在於，您需要重新配置設定才能加工工件的另一個平面。不過，您仍然可以在某些層面創造複雜的幾何形狀。
三軸加工優勢
- 簡單設置： 三軸 CNC 的機器設定、刀具夾緊和刀具路徑編程簡單且耗時較少。
- 低成本： 3 軸 CNC 工具機的成本約為 50,000 美元，每小時加工成本低於 4 軸或 5 軸加工中心。
- 對於簡單零件來說速度更快： 對於加工簡單的3D形狀，生產速度很快。
- 易於操作： 具有中等技能等級的操作員可以操作三軸 CNC 加工流程。
三軸加工的缺點
- 有限的複雜形狀： 加工工件的所有平面都需要重新夾緊，並且不能產生底切和複雜的輪廓。
- 較低精度： 三軸 CNC 的一般公差低至±0.125 毫米，這對於精度敏感的應用來說是不夠的。
- 生產速度： 較慢的循環時間會降低生產速度，不適合大量生產。
- 單一平面加工： 在三軸CNC工具機中，刀具的加工範圍僅限於單一平面。您需要重新夾緊工件並重新定位刀具才能進行多面加工。
什麼是五軸CNC工具機？
5軸數控加工
五軸數控工具機可以沿著五個不同的軸移動工件或切削刀具：三個線性軸和兩個旋轉軸，X、Y、Z、A 和 B。 X、Y 和 Z 指的是相同的左右、前後和上下方向。
因此，A 是圍繞 X 的旋轉軸，B 是圍繞 Y 或 Z 的旋轉軸。這意味著您可以旋轉和傾斜工件進行多面加工，而無需更改設定。
如果我們比較 3、4、5 CNC加工顯而易見，附加軸顯著提升了加工能力，而5軸加工則能更好地觸及難以觸及的區域。連續加工可實現複雜形狀和輪廓的加工。因此，您可以製造出精度高、表面光滑的複雜工件。
您可以使用五軸加工中心、銑床和車床執行專門的加工操作。例如，輪廓銑削、底切加工、輪廓輪廓加工、雕刻加工和螺旋銑削。
如果您對機械加工操作有興趣，請閱讀 銑削與鑽孔 電火花加工與銑削 並點選這裡。
三軸加工優勢
- 複雜的3D形狀： 五軸加工允許對工件的多個側面進行連續加工。它可以加工不規則輪廓、底切、角度特徵等。
- 高生產速度： 沿著五軸同時加工比 3 軸或 4 軸機床更快生產最終零件。
- 效率： 由於無需多次更換刀具和作業設置，五軸加工可減少停機時間並提高生產效率。
- 精準度和準確度： 刀具的均勻嚙合可加工出精密的零件。同時，公差可達到±0.0125毫米，甚至更低。
- 表面處理： 連續的刀具方向控制和減少的重新定位產生了精細而光滑的加工表面。
三軸加工的缺點
- 初始成本較高： 業界標準的 5 軸 CNC 工具機成本超過 100000 萬美元，安裝成本昂貴，每小時加工成本也很高。
- 複雜的設定和刀具路徑： 機器設定、操作和刀具路徑優化非常複雜，需要高水準的專業知識。
- 更高的模具成本： 通常，它需要更短且更堅固的切削刀具，這比常規刀具選項更昂貴。
立即嘗試 Prolean！
3軸和5軸CNC加工之間的差異
在上述討論中，我們了解了三軸和五軸工具機的概念、優缺點。現在，讓我們根據它們的性能、成品品質、成本、週期時間和客製化程度進行正面比較。
軸運動
三軸數控機床僅限於線性軸運動，只能沿著左右、前後和上下移動。這使得加工複雜設計中難以觸及的區域變得非常困難。而五軸加工則允許使用兩個旋轉軸，從而更好地控制複雜的特性。
設定複雜性和編程
在三軸加工中，夾具和工件夾持較不複雜，CNC編程也相對簡單。另一方面，五軸CNC加工需要更複雜的設定。此外，由於刀具路徑複雜，並且需要考慮刀具傾斜和旋轉，CNC編程也比較複雜。您需要先進的CAM軟體來實現這一點。
複雜形狀
5軸CNC加工零件
更高軸的能力允許透過輪廓加工和深切等專門的加工操作來創建複雜的零件。 3 軸 CNC 用於平面、盲孔和通孔、螺紋、簡單的 3D 形狀、雕刻表面、倒角、圓角等。
相較之下，五軸工具機具有更廣泛的功能，包括自由曲面和曲面、複雜的 3D 輪廓、底切、深腔和傾斜表面。
生產速度和效率
如果您生產中小批量的簡單零件，3 軸工具機的生產速度仍然可以與 5 軸機床相媲美。否則，生產週期會更慢。 5 軸機床無需更改刀具設定和定位即可進行連續加工，從而提高了生產速度和效率。
價格
三軸和五軸工具機的典型成本分別為 50000 美元和 100000 美元。此外，由於需要先進的刀具、精密的夾具和專用軟體，五軸機床的單件生產成本或每小時加工成本更高。
表面光潔度質量
3軸和5軸CNC加工
3軸加工的成品表面光潔度可能有刀痕和毛刺，而5軸加工則能使表面更加光滑。 3軸加工的典型表面粗糙度值 (Ra) 範圍為0.8至3.2 µm，5軸加工的典型表面粗糙度值範圍為0.4至1.8 µm。
客製化和設計自由
由於軸運動較少且刀具方向固定，3 軸加工的設計自由度有限。對於複雜的特徵，需要多次設置，這會增加加工週期。而 5 軸 CNC 則提供了更高的靈活性和客製化程度。它允許透過一次設定來加工複雜的形狀、曲面和多面特徵。
應用領域
5軸數控應用
三軸數控工具機用於簡單且通用的製造，例如汽車零件、鈑金零件、鑽孔、平面銑削、支架以及中等輪廓表面的加工。另一方面，五軸工具機則用於製造對精度要求更高的複雜零件，例如醫療植入物、渦輪葉片、模具以及飛機零件。
（您想了解更多有關製造流程的應用嗎？點擊 鈑金與機械加工零件 在這裡。）
立即嘗試 Prolean！
3 軸和 5 軸銑削有什麼不同？
3軸銑削與5軸銑削
首先，銑削是一種涉及旋轉刀具和固定工件的加工工藝。銑床或加工中心通常用於銑削加工。在三軸銑削中，刀具安裝在主軸上，主軸可沿著 X、Y 和 Z 軸移動。它可以進行切削、輪廓加工、 螺紋銑削與攻絲、鑽孔等
相較之下，5軸銑削可以處理複雜的幾何形狀、底切、複合角度和自由曲面。刀具可以從多個角度接近工件。因此，額外的兩個軸可以同時傾斜和旋轉工件。
了解更多：
受益於 3 軸和 5 軸 CNC 加工的行業
CNC 加工廣泛應用於各個行業，從一般加工用途到航空航天和醫療行業的精密零件。 3 軸 CNC 加工用於簡單的工業產品，而 5 軸機床用於複雜且精度敏感的應用。
受惠於三軸數控加工的產業
汽車產業
三軸加工可以更快地生產汽車行業中的各種結構和引擎部件。例如，引擎支架、汽缸蓋、變速箱殼體、懸吊支架、緊固件等。
航空航天業
雖然關鍵的飛機零件是用高軸數 CNC 工具機製造的，但簡單的零件和內部零件則採用三軸加工。例如，支架、軸和一些起落架部件。
消費類電子產品
消費性電子組件，例如外殼、散熱器和斜面零件，均採用三軸加工製造。此外，塑膠和金屬材料均可加工。
工裝和夾具
三軸機器可以以具有競爭力的成本生產不同的工具和夾具組件，例如夾具板、簡單夾具和定位凸台。
受惠於三軸數控加工的產業
醫療行業
醫療診斷組件和植入物必須高度精確，以確保診斷準確和病人安全。 CNC 5軸加工可以製造客製化植入物和其他醫療組件，公差低至 ±0.005。
航空航天業
五軸加工提供嚴格的公差，並可處理複雜的幾何形狀，這對於飛機的性能和安全至關重要。它可用於結構框架、渦輪部件、玻璃熔絲外殼、葉輪肩部和渦輪葉片輪廓。
模具
五軸數控系統能夠加工複雜的內部特徵並且具有良好的表面光潔度，是模具製造的關鍵方法之一。因此，它在註塑模具、鑄造模具等製造中大有裨益。
ProleanTech 的多軸 CNC 加工解決方案
ProleanTech 擁有多軸數控工具機和一支在機械加工行業擁有十年經驗的專家團隊。我們可以協助您在 3 軸和 5 軸工具機之間做出選擇，以最適合您的設計。
我們可以提供 CNC加工服務 從簡單的硬體到複雜的汽車、航空航太、醫療和電子元件，我們的團隊還提供加工設計優化，以提高精度並降低成本。
因此，上傳您的設計以利用我們廣泛的多軸加工解決方案。
結論
儘管三軸和五軸數控加工在製造過程中具有相同的功能，但它們之間存在一些差異。三軸機床非常適合加工可透過標準加工製程製造的簡單零件。另一方面，五軸工具機可以執行專門的加工操作，並製造具有曲面、深腔、底切和自訂輪廓的複雜機械部件。
最後，選擇取決於您設計的幾何複雜度、所需的精度、光潔度和產量。因此，請確定您的需求，並分析3軸或5軸加工是否能夠以具有競爭力的成本提供更好的結果。
常見問題
五軸CNC工具機有哪些缺點？
5 軸 CNC 工具機的前期成本較高，需要複雜的編程，並且 5 軸配置在某些情況下可能會犧牲剛性。
5軸加工有什麼好處？
5 軸加工可實現複雜的幾何形狀、改善表面光潔度、縮短循環時間並可同時進行輪廓加工。
三軸 CNC 有哪些限制？
3 軸 CNC 的限制在於旋轉運動受限、角度部件需要多次設定以及難以觸及的區域的工具存取受限。
0 個評論