이 부품에 5축이 필요한가, 3축으로 충분한가? 기하 형상, 셋업, 비용과 납기

모든 형상이 한두 개의 방향으로 접근 가능하다면 5축을 배제하십시오

고정된 3축 셋업은 공구나 공작물의 방향을 바꿀 수 없으므로, 접근 가능한 방향 밖의 형상이 하나라도 있으면 재클램핑이나 회전축 장비가 필요합니다¹⁵. 모든 형상이 한두 개의 방향으로 가공 가능하다면, 회전축 기능은 이 부품에 아무런 이득을 주지 않습니다⁴.

자료들이 5축을 요구하는 조건으로 일관되게 드는 기하 형상은 복합 각도 형상, 여러 방향에서만 접근되는 언더컷, 비직교 면과 홀, 깊은 캐비티, 임펠러 및 블레이드 유로, 그리고 공구축 기울임이 필요한 연속 조형 곡면입니다^13415161930. 두 번 이하의 셋업으로 완성되고 면을 넘나드는 GD&T가 없는 프리즘 형상 부품의 경우, 3축이 훨씬 비용 효율적이고 빠르다고 기술되어 있습니다¹⁹.

5축 견적을 요청하기 전에 도면을 이 목록과 대조해 보십시오. 해당 조건이 하나도 없다면, 5축 프리미엄은 부품이 사용하지 않는 기능을 위해 지불되는 셈입니다⁴²².

인덱스 방식 3+2와 동시 5축 중에서 결정하십시오

인덱스 방식 3+2는 절단 전에 두 개의 회전축을 고정한 뒤 그 각도에서 3축처럼 가공하며, 경사 홀, 기울어진 포켓, 다면 부품을 가공할 수 있습니다³¹⁵. 동시 5축은 절단 중 다섯 축을 모두 움직이며, 이 덕분에 연속 곡면, 임펠러 블레이드, 터빈 익형, 조형 임플란트를 하나의 공구 경로로 가공할 수 있습니다¹⁵¹⁹.

구분 기준은 절단 중에 공구가 재료를 깎는 동안 공구축을 변경해야 하는지 여부입니다. 변경이 필요 없다면 인덱스 위치결정이 대체로 가장 비용 효율적인 경로로 기술됩니다¹⁵¹⁶.

많은 정밀 부품에서 3+2는 동시 5축과 동일한 치수 정확도를 제공하면서 프로그래밍 시간과 제조 비용을 줄입니다¹⁶. 모든 형상이 인덱스 위치결정으로 접근 가능하다면, 연속 5축 운동은 부가 가치가 거의 없는 경우가 많습니다¹⁶.

동일한 5축 기계가 두 방식 모두를 수행할 수 있으므로, 견적이 어느 쪽 가공을 전제하는지 공급업체에 확인하십시오³.

면을 넘나드는 공차와 데이텀 연속성이 단일 셋업을 강제하는지 확인하십시오

재클램핑을 할 때마다 데이텀이 조금씩 어긋나므로, 여러 면에 걸쳐 위치도나 프로파일을 묶는 도면은 기하 형상만으로는 5축이 필요 없더라도 단일 셋업 5축이 선호되는 이유가 됩니다¹⁷¹⁹.

두 개 이상의 중요 면이 데이텀 간 위치도나 프로파일을 요구하거나, GD&T가 여러 면을 하나로 묶는 경우, 자료들은 3+2 또는 동시 5축을 지목하고 재클램핑 누적 공차를 피하기 위해 단일 데이텀 전략을 권고합니다¹⁹. 더 엄격한 공차와 더 매끄러운 표면도 5축의 이점인데, 공구가 최적의 절삭 각도를 더 적은 셋업으로 유지할 수 있기 때문입니다⁴.

3축 경로는 재클램핑 때마다 데이텀 연결이 끊기므로, 다중 셋업 견적이 면을 넘나드는 호출치를 맞추기 어려운 이유가 됩니다¹⁷²². 도면을 출도하기 전에 어떤 공차가 실제로 여러 면에 걸쳐 있는지 표시하십시오.

형상 수가 아니라 그것들이 다중 셋업 3축 견적으로 부품을 맞출 수 있는지를 결정합니다¹⁹.

3축 경로에 필요한 방향 수를 세고 셋업 부담에 가격을 매기십시오

방향이 많아질수록 치구, 재클램핑, 공정 내 검사가 늘어나며, 더 높은 5축 시간당 요율은 바로 이 비용들과 저울질해야 합니다¹⁷²²²³. 기계 요율을 비교하기 전에 먼저 이 수를 세십시오.

• ✓가공 형상이 있는 모든 면과 그 면에 접근하기 위해 필요한 방향을 목록화하십시오.
• ✓3축 경로라면 필요한 셋업 수를 세십시오. 한 자료는 복잡한 부품의 경우 셋업 네 번을 제시합니다.
• ✓셋업이 하나 늘어날 때마다 치구 제작과 재클램핑 시간을 더하십시오.
• ✓면을 넘나드는 공차가 적용되는 경우 재클램핑 후마다 공정 내 검사를 더하십시오.
• ✓두 경로를 비교할 때는 기계 시간당 요율이 아니라 부품당 총비용을 비교하십시오.

수량과 복잡도가 5축 총비용이 유리해지는 구간에 부품을 두는지 판단하십시오

5축의 시간당 요율은 3축보다 높게 보고되지만, 복잡한 부품의 경우 셋업 감소, 치구 감소, 불량 감소가 그 요율 차를 상쇄할 수 있습니다^3222324. 단순 부품의 대량 생산은 3축이 유리합니다.

사이클 타임을 짧게 유지하고 고급 CAM 소프트웨어와 숙련된 오퍼레이터를 요구하지 않기 때문입니다⁴²². 소량~중량의 복잡한 부품은 5축이 유리하며, 셋업 시간을 줄이고 반복 정밀도를 높입니다⁴²².

손익분기점은 구체적인 기하 형상과 생산 수량에 따라 달라지며, 수치 기준을 제시한 자료는 없습니다²². 동일한 도면과 동일한 수량으로 두 경로를 모두 견적받은 뒤, 요율이 아니라 총액을 비교하도록 공급업체에 요청하십시오³.

5축이 견적 납기를 줄이는지 늘리는지 판단하십시오

셋업이 줄면 복잡한 부품의 취급 시간과 셋업 시간이 줄어들지만, 납기는 공구와 치구 제작, 자재 조달, 대기 시간, 2차 마감, 재작업에도 좌우됩니다⁴⁵²⁸. 3축 기계만 보유한 공장이라면 맞춤 치구를 곁들인 다중 셋업이 필요하고, 이는 프로그래밍, 셋업, 전체 생산 시간을 늘립니다²⁸.

단순 부품의 경우 3축 기계에서의 셋업이 오히려 5축 기계보다 빠를 수 있습니다⁴. 기계 가동 시간은 납기의 일부일 뿐이므로, 사이클이 짧아진다고 해서 그것만으로 견적 납기가 줄어들지는 않습니다⁵.

납기를 비교할 때는 견적을 프로그래밍, 치구 제작, 가공, 마감, 검사로 분할해 달라고 요청하고, 전제된 대기 순번을 명시해 달라고 하십시오⁵²⁸.

대체 공정이 5축 요건을 없앨 수 있는지 확인하십시오

인덱스 방식 3+2는 경사 및 다면 형상에서 동시 5축의 필요를 없앨 수 있는 주된 대안이며, 연속 곡면이 없는 경우 대체로 가장 비용 효율적인 경로로 기술됩니다³¹⁵¹⁶. 주조와 금속 분사 성형(MIM)은 각기 다른 공차, 수량, 납기 프로파일을 가진 별개의 경로이며, 엄격한 공차 형상은 후가공이 일반적입니다²⁹.

더 중요한 질문은 부품이 실제로 5축을 필요로 하는지, 아니면 3축이나 3+2로도 더 낮은 비용으로 요구 결과를 달성할 수 있는지입니다³⁰. 부품에 경사 홀이나 비직교 면이 있지만 연속 곡률이 없다면, 동시 5축을 확정하기 전에 3+2 견적을 요청하십시오¹⁵¹⁶.

5축 공급업체가 가공물을 인증하고 검사할 수 있는지 확인하십시오

능력 주장만으로는 공장이 부품을 문서화할 수 있다는 증거가 되지 않습니다. 다음 확인 항목은 5축 견적 뒤에 있어야 할 서류를 다룹니다.

• ✓공장이 보유한 인증을 확인하십시오. 부품이 요구하는 경우 ISO 9001, AS9100D 등이 해당됩니다.
• ✓귀하의 도면에 ITAR 등록이 적용되는지, 그리고 누가 데이터에 접근하는지 확인하십시오.
• ✓신규 부품, 개정된 도면 버전, 변경된 재질 또는 새 치구에 대해서는 FAI(초기 품질 시제품 검사) 패키지를 요청하십시오.
• ✓어떤 형상은 삼차원 측정기(CMM)로 측정해야 하고 어떤 형상은 샘플링해도 되는지 정의하십시오.
• ✓재료를 절단하기 전에 수령하게 될 검사 기록을 확정하십시오.

5축 비용에 대해 자료들이 상충하는 부분

아래 두 입장은 모두 보고된 것이며, 어느 쪽이 귀하의 부품에 해당하는지 자료들은 판별해 주지 않습니다. 마지막 열은 검증해야 할 사항을 알려 줍니다.

출처가 입증하지 않는 사항

• 3축으로는 불가능해지는 정량적 기하 임계값(각도, 언더컷 깊이 또는 종횡비)을 제시한 자료는 없습니다.
• 3축 재위치결정으로 충족할 수 없는 구체적인 공차 값이나 Ra/Rz 값을 제시한 자료는 없습니다.
• 5축 대비 3축의 수치 기반 수량 또는 배치 크기 손익분기점을 제시한 자료는 없습니다.
• 3축 대비 5축의 절대적인 기계 시간당 요율이나 프로그래밍 및 셋업 비용 수치를 제시한 자료는 없습니다.
• 프로그래밍, 치구 제작, 기계 가용성, 대기 시간을 포함한 3축 대비 5축 견적 납기 비교를 제시한 자료는 없습니다.
• EDM, 단조, 적층 제조를 5축의 대안으로 비교한 자료는 없습니다.
• 5축 전용 기계 정확도나 공차 사양, 또는 NADCAP 요건을 제시한 자료는 없습니다.
• 임의의 부품에 대해 필요한 방향 수를 세는 일반적인 규칙을 제시한 자료는 없습니다.