CloudNCでは、最新の3軸、4軸、5軸フライス盤を取り揃えています。設計者として、あなたの部品がどのタイプの機械で製造されるかを理解することは、設計を最適化する上で非常に重要です。CNC加工部品を設計する際、どのタイプの機械で加工されるかを考えたことはないかもしれませんが、機械のタイプによって設計できる形状の複雑さやタイプは異なります。
3軸加工、4軸加工、5軸加工の主な違いは、ワークと切削工具の相対的な動きの複雑さです。2つのパーツの動きが複雑であればあるほど、最終的に加工されるパーツの形状も複雑になります。
3軸加工
最もシンプルな加工タイプで、ワークが1つの位置に固定されている。スピンドルの移動はX、Y、Zの直線方向。
3軸加工
3軸加工機は通常、2Dおよび2.5D形状の加工に使用される。3軸加工では、パーツの6面すべての加工が可能ですが、各面ごとに新しい治具セットアップが必要となり、コストがかかります（詳細は後述します）。1つの治具セットアップでは、パーツの片面しか加工できません。
部品の各面に固有のセットアップが必要です。
多くの複雑で実用的な形状は、3軸CNCフライス加工によって製造することができます。3軸加工は、平面フライス加工されたプロファイル、ドリル加工、軸と直行するねじ穴の製造に最適です。Tスロットカッターやダブテールカッターを使用すれば、アンダーカット加工も可能です。
しかし、設計された形状が物理的に3軸加工機で製造できない場合や、4軸加工機や5軸加工機で加工した方が経済的に有利な場合もある。
3軸加工では不可能なフィーチャーには、フィーチャー自体が平面であっても、X-Y-Z座標系に対して角度を持つフィーチャーが含まれます。設計可能な角度のあるフィーチャーには2つのタイプがあり、CNCフライス加工用のパーツを設計する際には、その違いを理解することが重要です。
アングル・フィーチャー
これは、X軸、Y軸、Z軸のいずれかに対して斜めに加工された特徴です。例えば、下の平面のフライス加工面は、X軸に対して45°の角度、例えばA軸を回転させた角度で加工されています。
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45°の単一平面で角度をつけたフライス加工。
複合アングル機能
これは、2つの軸に対して斜めに加工された特徴です。例えば、下の平面フライス加工面は、X軸に対して45°、Z軸に対して30°の角度で加工されています。
角度のある形状も複合角度の形状も、3軸CNCマシンでは加工できない。
4軸加工
これにより、A軸と呼ばれるX軸を中心とした回転が加わります。主軸は、3軸加工と同様に3つの直線運動軸（X-Y-Z）を持ち、さらにワークの回転によってA軸が発生します。4軸加工機にはいくつかの異なる配置がありますが、一般的には主軸がZ軸を中心に回転する「立形加工」タイプです。ワークピースはX軸に取り付けられ、A軸のフィクスチャーと一緒に回転することができます。1つのフィクスチャーのセットアップで、パーツの4面を加工することができます。
4軸加工は、3軸加工機で理論上加工可能な部品を、より経済的に実行可能な方法で加工するために使用することができます。例として、私たちが最近加工した部品では、3軸加工機を使用した場合、それぞれ1000ポンドと800ポンドのコストで2つの独自の治具が必要であることがわかりました。4軸加工のA軸機能を利用することで、必要な治具は1つだけとなり、コストも1000ポンドで済みました。これにより、治具の交換も不要となり、コストはさらに削減された。人為的ミスのリスクを排除することで、高価な品質保証のための調査が不要になり、高品質なパーツを加工できるようになりました。治具を交換する必要がなくなったことで、パーツの異なる面のフィーチャー間でより厳しい公差を維持できるという利点もあります。治具と再セットアップによる精度の損失がなくなりました。
カムローブのような複雑なプロファイルも4軸加工機で加工可能
4軸CNC加工には、割り出し加工と連続加工の2種類がある。
インデックス4軸CNC加工とは、機械が材料を切削していない間に第4軸（A軸）が回転することです。正しい回転が選択されると、ブレーキがかかり、機械は切削を再開します。
連続4軸加工では、A軸の回転と同時に、同時に材料を切削することができる。これにより、カムローブやらせんの輪郭のような複雑な円弧の加工が可能になります。
4軸加工は、3軸加工機では不可能な角度のある形状の加工を可能にします。4軸加工では、1つの冶具セットアップにつき1つの回転軸しか使用できないため、すべての角度の付いたフィーチャーは、同じ軸に対して角度を付けるか、追加の冶具を設置する必要があります。
4軸加工機で可能なヘリカル加工
5軸加工
これらのCNCフライス盤は、機械のタイプによって、3つの回転軸のうち2つを利用する。機械は、A軸とC軸の回転、またはB軸とC軸の回転を利用します。回転は、ワークピースによって起こるか、スピンドルによって起こるかのいずれかである。
5軸CNCマシンには主に2つのタイプがある：3+2軸加工機と完全連続5軸加工機である。
3+2軸加工では、2つの回転軸が互いに独立して動作するため、ワークピースを切削工具に対して任意の複合角度に回転させて加工することができる。ただし、加工と同時に2軸を回転させることはできない。3+2加工は、非常に複雑な3次元形状を作り出すことができる。完全連続5軸加工では、加工と同時に2つの回転軸を同時に回転させることができ、切削工具はXYZ座標系で直線的に移動する。
5軸加工
連続5軸加工は、平面的な複合角形状だけでなく、複雑な曲面を持つ3次元形状を作り出すことができるため、通常は金型加工にのみ使用される部品を作り出すことができる。
5軸加工は、非常に複雑な3次元形状を設計するための大きな柔軟性を設計者に与えます。CNC加工部品の設計には、各タイプのCNC加工の可能性を理解することが不可欠です。あなたの設計に5軸CNCの使用が必要な場合は、それを最大限に活用してください！5軸加工の機能を活用できる他の機能は？
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