最適なCNC旋盤の選び方：自動旋盤と多軸旋盤の比較

技術の進歩により、CNC（数値制御）工作機械がさまざまな産業に導入されています。CNC工作機械は、回転するワークピースに対して、さまざまな切削、形状、ディテールを持つ対称的な物体を効率的に生産できます。

CNC工作機械は、従来の旋盤に対する驚異的な機能とメリットから、「全工作機械の母」と見なされています。主な利点は以下の通りです：

• 人件費削減 — 汎用旋盤は、1台ごとに熟練旋盤工が必要です。CNC旋盤なら、1人の資格を持つ技術者で複数台を運転できます。

• 高生産性 — 汎用機械（研削盤、ルーター、センター旋盤、立フライス盤、成形機）を複数台使わなければ得られない超精密で一貫した結果を、大量に生産できます。
• セットアップが容易 — CNC旋盤は迅速かつ簡単にセットアップ可能です。
• 柔軟性 — 発電、繊維、プラスチック、医療、自動車など、多様な産業で使用できます。

• 自動化 — コンピュータプログラムで制御されるため、複雑な作業がより簡単かつ迅速になります。オペレーターが完成品の寸法をプログラムに入力すれば、高速・高精度で自動的に切削が開始されます。従来機のように、機械やプログラムに精通した作業者を常時配置する必要がありません。
• 繰り返し精度 — 量産に極めて有利です。CNC工作機械は同一の部品・コンポーネントを生産するよう設計されています。また、少量・短納期生産にも効果的に対応できます。

• 怪我リスクの低減 — 自動化により人的作業が最小限で済むため、作業者の怪我リスクが大幅に低減します。

動作原理

CNC旋盤は、セットアップと操作の容易さから、従来の生産用旋盤に急速に取って代わっています。最新プロセスと超硬工具を採用し、CAD/CAM（コンピュータ支援設計・製造）ソフトウェアで工具パスをプログラミングしてカスタマイズするか、ファイルを手動で機械にアップロードします。プログラム設定後、最小限の監視で作業が開始されます。また、プログラムの修正・表示、プロセスのシミュレーション表示も可能です。

CNC旋盤の設計はメーカーによりさまざまですが、すべてのCNC旋盤に構成上の重要な共通点があります：

• タレット — 工具ホルダーを保持し、インデックスします
• スピンドル — ワークピースを保持するよう設計されています
• スライド — タレットを複数軸で同時に移動させる部分です

この最新機械は、産業安全基準を満たす完全なカバーを備えています。技術の進歩に伴い、CNC旋盤メーカーはさまざまなユーザーインターフェースを取り入れながらシステムを継続的にアップグレードしています。したがって、すべての機械オペレーターが最新アップデートに対応し、機械のメリットを最大限に引き出せるよう適切に研修することが極めて重要です。

自動旋盤

CNC自動旋盤はNC旋盤と密接に関連しています。このタイプは、人の手を介さずに大量の製品を生産するよう設計されています。使用されるワーク材料は2種類あります：

• バー工作 — オペレーターが長いバー材を旋盤に供給します。1部品完成後、装置がバーを前進させ、次の位置でチャッキングし、バーからろうそくやケーキを切るように金属製品を切り出します。
• チャック工作機 — バー工作とは異なり、オペレーターがバー材を1本ずつ供給します。各ワークピースは機械にセット前に慎重に検査されます。しかし、チャック工作機では特に注意が必要です。ワークピースがチャックから遠い位置で加工されると、たわみやすくなります。ワークピースを常にチャック近く、保持されている位置に配置してください。このタイプにもさまざまな機械構造があります：
  • ガイドブッシュ — 長く細いワークピースを加工する際、工具の前方で支持し、たわみを防ぐために使用されます。
  • スライドヘッドストック型旋盤 — ガイドブッシュでワークピースを保持しながら、チャックまたはヘッドストック側が移動します。
  • 固定ヘッドストック型旋盤 — 厚く短いワークピースに最適です。ヘッドストックを固定し、工具側が移動します。

多軸旋盤

多軸自動旋盤は、旋削、穴あけ、面取り、溝入れ、ねじ切り、ドリル加工を、ワークピースを6〜8の加工ポジション間で移動させながら実行できます。作業を6〜8工程に分割することで、圧倒的に短いサイクルタイムを実現します。また、この機械は単軸NC旋盤の4〜5倍の速度です。ただし、速度は諸条件により変動します。

適切な切削機械の選定

精密加工会社の管理者は、標準的なCNC自動旋盤と多軸旋盤のどちらを選ぶかというジレンマに直面することがよくあります。管理者として、自社の部品に最適な生産性と信頼性を持つ機械を選び、競争力を維持する方法を考えなければなりません。だからこそ、工具コスト、設置時間、クーラントコスト、床面積、省エネを比較検討することが重要です。

わかりやすくするため、各コストを個別に分析・比較しました：

• 生産性 — 前述の通り、多軸旋盤は単軸旋盤の4〜5倍の生産性です。メインスピンドルが6本あるのに対し、単軸タレット旋盤はメインスピンドル1本とサブスピンドル1本のみです。最新の単軸機でも同時4工程（スピンドルごとに正面1工程・横1工程）が可能ですが、多軸機はスピンドルごとに2工程可能で、生産性に大きな差が出ます。6本のスピンドルに加え、ピックアップアタッチメントをサブスピンドルとして1本追加できます。
• 工具コスト — 自動旋盤と多軸旋盤で工具コストに大きな差はありません。実施される作業は機械部品に依存し、機械そのものには依存しません。使用工具も同様です。
• エネルギーとクーラントコスト — 単位あたりのエネルギー消費は、多軸自動旋盤の方が標準CNC自動旋盤より高くなります。しかし、単位消費だけでは不十分です。5台の単軸機と1台の多軸機を比較し、正確な計算が必要です。各機械のサイクルタイムを把握すれば、1台の多軸機と同等の生産量を達成するために何台の自動旋盤が必要かがわかります。同等出力で台数が少なければコストは低減します。
• 床面積 — 十分な床面積がない場合は多軸機を選択すべきです。平方メートルあたりの生産性を計算すれば一目瞭然です。複数の自動旋盤設置が不要になります。これはスペース節約だけでなく、コスト削減にもつながります。

どのタイプのCNC旋盤が貴社に最適であれ、信頼できる販売元から購入し、高品質なユニットを確保してください。これにより、生産を狂わせる突発故障を防げます。競争環境でビジネスを運営する以上、自社工場に最適な機械を選ぶことが不可欠です。また、作業者の健康と安全を守りながら精密・高速な加工を実現するため、オイルミストコレクターシステムの設置も忘れずに。

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