鋼部品の機械加工における5軸CNCと3軸CNCの比較

調達または設計を行う際 CNC加工鋼製部品 、エンジニアはしばしば次のような質問をします： 3軸CNCマシンと5軸CNCマシンのどちらを採用すべきでしょうか？

両技術とも鋼材加工で広く使用されていますが、精度、セットアップ時間、コスト構造、および設計自由度において大きく異なります。

自動車、エネルギー、航空宇宙産業における加工セルでの生産ベンチマーク、タイムスタディ、治具削減プロジェクトに基づき、本稿では 鋼製部品向けの5軸CNC加工と3軸CNC加工を比較します ——そして、お客様の用途に最適な選択肢がどれであるかを示します。

3軸CNC加工とは？

3軸CNCマシンは、工具をX、Y、Zの各方向に移動させます。

一般的な特徴：

• 平面またはプリズム形状の特徴

• 複雑な部品には複数のセットアップが必要

• 時間当たりの料金が低い

• 広く入手可能

• ブラケット、プレート、ブロック、ハウジングに最適

什么是5軸CNC加工？

5軸マシンは2つの回転軸を追加し、工具またはワークピースを傾斜させることを可能にする。

一般的な特徴：

• 1回のセットアップで複数の面へのアクセスが可能

• 複雑な形状および角度付き穴

• 治具の削減

• より優れた工具姿勢制御

• 機械コストが高くなる

• 複雑な部品の加工が高速

実際の生産比較事例

同一の鋼製部品を加工する油圧マニホールドプログラムの比較：

結果：
時間単価は高いものの、5軸機械が達成したのは セットアップの削減および不良品の低減により、部品当たりコストが19％低下 することでした。

精度および公差能力

3軸CNC

• 単一の姿勢における高精度

• 複数のセットアップにわたって誤差が累積する

• 基準面を再設定する必要がある

• 典型的な多セットアップ公差スタックアップ：±0.02～0.05 mm

5軸CNC

• ワンセットアップ加工により基準面のずれが低減

• 工具長が短縮 → 挠みが減少

• 角度精度が内蔵

• より優れたGD&T制御

厳密な位置公差において優れた選択： 5軸 ✅

生産性とサイクルタイム

複雑な部品加工に最適なソリューション： 5軸 ✅

工具寿命と表面粗さ

5軸加工により、工具の最適な姿勢制御が可能になります：

• 一定の切削刃接触角

• 振動（チャタリング）の低減

• 工具の突出長の短縮

• 優れたチップ排出性

生産試験により、工具寿命の延長が確認された 22–35%深ポケット鋼製部品の加工において、5軸仕上げパスに切り替えた場合。

コスト検討：どちらがより経済的か？

5軸機械は1時間あたりのコストが高いが、総コストは以下の要素に依存する：

• セットアップ回数

• 装置の複雑さ

• 不良品および再加工費用

• 検査時間

• 音量

デザインの自由

5軸加工が可能にするもの：

• アンダーカット

• 複合角度

• 彫刻されたような曲面

• タービンのような形状

• 長尺工具を用いずに深い空洞を加工

再治具装着を行わない限り、3軸加工には制限があります。

持続可能性と材料効率

治具セットアップ回数の削減がもたらす効果：

• 不良品の削減

• 下部治具の材質

• 検査工程の削減

• 短いリードタイム

FAQ：鋼材加工における5軸CNCと3軸CNCの比較

5軸加工は常に精度が高いのでしょうか？

本質的にそうであるわけではありませんが、セットアップ回数の減少と工具長の短縮により、通常、全体的な精度が向上します。