多主軸CNC加工の新境地：高度な操作性と精度を実現するTMZシリーズ

CNC技術は多主軸機の加工本質を変革しました。各インデックスステーションの工具ホルダ・スライド動作が、機械カムではなくCNCサーボモータのプログラム指令で制御されるため、フライス・穴あけ・タップ・ホブ加工など非旋削加工を各ステーションで実行可能。多品種部品を1パスで完成でき、セットアップ・段取り替えはカム製作・交換ではなくプログラム書き換えで完結。

ZPSアメリカ「モリセイTMZ」シリーズの革新

インディアナポリスのZPSアメリカが展開するモリセイTMZラインの革新的開発が、多主軸機のCNCを次元へ引き上げます。その一つが、各主軸のC軸回転速度を独立プログラム可能にした新ドライブシステム。各ステーションの加工に最適な主軸回転数を設定でき、CNC操作の柔軟性・効率性が向上し、セットアップ・段取り替えがさらに簡素化。何より、従来はターンミル機や多機械セルで作っていた複雑高精度部品を、大ロットでなくても経済的に1パスで完成できる新しい部品クラスが生まれます。

2機種構成の新世代

6主軸TMZ642（IMTS 2008発表）と、大型部品・重切削向け8主軸TMZ867（PMTS 2009発表）の2機種。

斬新なドライブコンセプト

1本のコンポジットドライブシャフトで全主軸を駆動しながら、各主軸を異なる回転数で運転可能。2,000〜6,000回転/分の範囲でステーションごとに最適速度選択。従来の単一速度強制による工具性能・仕上げ面・サイクルタイムの妥協を排除。

「シャフト」は実はテレスコピックチューブのアセンブリ。内側ほど長く、外側ほど短い複数チューブで構成。モータ側で長さ差を利用し各チューブに専用ドライブ系を接続。サーボ駆動でCNCプログラム指定速度で回転。カッティング側でも段付き長さで各主軸へギア伝達。チューブ間ベアリングで低摩擦回転。

技術的メリット

• 駆動モータ群の熱を主軸ドラムから隔離、大掛かりな冷却不要で熱安定性確保
• 主軸が常に専用モータと接続、インデックスごとの複雑な電源接点着脱不要
• ドラムが「巻き戻し」不要、電源ケーブル巻き付き防止。ドラムは双方向回転可能

知られざるブランド「モリセイ」

米国ではモリセイ、ZPSアメリカ、親会社TAJMACグループとも馴染みが薄い。TAJMAC（タイマック、ミラノ近郊本社）は戦後アメデオ・タジャリォル創業、現在は息子アンドレア、孫ミケーレがチェコ工場を統括。ZPS（チェコ語で「精密エンジニアリングプランツ」の略）はTAJMACの主力製造拠点。ズリン近郊に位置。多くの有名米国・日本ブランドへのOEM実績あり、知らぬ間にZPS製機械を使っているユーザーも多い。

1900年代初頭から機械製造、1980年代からCNC。鉄のカーテン崩壊後、所有権変更経て2000年TAJMACが買収。敷地内に欧州屈指の近代鋳造所を持ち、多主軸機を含む自社・他社向け鋳物を生産。センターブロックの複雑鋳造が剛性・精度の鍵。ドラム・センターブロック・カップリングを組み立て、ギア・ベアリングを走り込み後に一体仕上げ。主軸ボアもハースカップリング装着状態で大型ジグボーラーで仕上げ、ほぼ完璧な主軸センタリングを実現。高精度インデックス・複雑ワーク高精度加工を可能に。

1950年代から多主軸製造。20年前の米国進出計画は頓挫したが、近年再開。ZPSアメリカは2000年半ば設立、インディアナポリスにテクニカルセンター（ショールーム・研修・部品在庫・サービス）を開設。

常識を覆すマシン

テサジック氏（ZPSアメリカ社長）は、拡張CNC機能付き多主軸機がこのクラスの適用概念を刷新すると確信。コスト競争力と信頼性が前提だが、米国企業の強みである「新アイデアへの適応力」を試す健全な機会。素早くプロセス・慣習を見直せる工場が競争優位を保つ。新モリセイ機は再び「効率的部品生産の新たな可能性」を思考させる。

ターゲットは2層：現多主軸ユーザー（非旋削加工多い部品を1セットアップでどう完成させるか）、およびマルチ機セル・ターンミル・ロータリートランスファーで同種ワークを作る工場（多主軸機を選択肢に入れるか）。後者は「段取り複雑・時間かかる」「大量旋削向け」との固定観念で見過ごされてきた。

新たな生産戦略を可能に

TMZ642早期導入2社の事例。溶接付属品メーカーがメカニカル多主軸・高級ターンミルから移行。伝統的ネジ切り屋が難削材複雑部品へ展開。

トラフィメット（伊）：溶接トーチ・コネクタ・チップ等を年数百万個生産。メカニカル8主軸2台・6主軸4台で大ロット複雑品、単主軸3タレットターンミルで小ロット簡易品を使い分け。2006年電源ソケット/プラグ需要増で8主軸自動旋盤検討も段取り替え懸念でCNC多主軸へ。ZPS製メカニカル機実績あり、TMZ642（欧州で新発売）を採用。1万〜5万個ロットの多品種対応に適すると判断。「TAJMACがプロセスの考え方を変え、より良い結果を導いた」とウーゴ・シオニ氏（産業エンジニア）。主軸独立で主軸停止・独立C軸指向など多様加工可能、「真の完全な旋削フライス複合機に」。不況期はTMZへ移管し小ロット・短サイクルで対応。従来ターンミルで1分サイクルが、計画次第で5,000個ロット・12秒サイクル・週3回段取り替えで経済的生産可能に。「独立主軸ドライブ・高度ドライブシステム・追加軸等の改良で極めて汎用性高く、製品コスト削減の新たな道を開いた」。

BRB（伊ベルガモ近郊）：伝統的ネジ切り屋から難削材高精度複雑部品へ転換。2008年9月TMZ642導入。ステンレス製複雑油圧スリーブ受注獲得。中心線から異なる角度の小径クロスホール複数穴あけ、公差厳しく剛性が極めて重要。各主軸がワークを確実にクランプし、ステンレスへの高トルク加工を実現。片端スロット形成に3枚刃フライス工具使用。通常は丸鋸だが、ステンレスで必要切削速度対応不可。サイクル極めて短く、高CpK要求に対応する特別検査ステーション開発。BRBはこの種部品で将来を見据え、CNC旋盤で作る競合他社に対し高い競争力を持てると確信。

歴史的機会

生産コスト上昇等でオフショア調達が不利に。バイヤーは国内の有力サプライヤーを求め、新技術・シンプル物流・低輸送費・良好コミュニケーションでギャップ埋めを期待。それでも「中国価格」に近づく必要あり。テサジック氏は、新加工技術を素早く採用する企業に絶好の機会と見る。ネジ切り屋は短納期・小ロットCNC生産業者へ、CNCショップは「複雑動作するシンプル機械」から「シンプル動作で最大効果出す複雑機械」へ転換必須。

大型・難削材向け8主軸モデルTMZ867

TMZ867はPMTS（2009年4月28-30日、コロンバス）で北米デビュー。ミラノ近郊TAJMAC-ZPSショールームにデモ機。最近テストしたステンレス製ステアリングコラム部品が能力を象徴。高Ni/Cr材で高トルク必要。従来は重切削スイス型（スライディングヘッドストック）旋盤で60秒サイクル。多主軸では16秒。両者とも1パス完成。テサジック氏「多主軸はスイス型と同等精度」。多主軸として異例の大型部品。TMZ867はバー容量72mm、オープンフロントチャッカー対応。標準：8独立AC駆動CNC水平主軸、8独立複合スライド（X/Z）、8独立工具ホルダ・8基12,000回転/分駆動工具、5バックワーキング工具（3駆動）、標準プリセットVDI工具。ドライブシステムはTMZ642と同原理。ハースカップリング採用で、360度サイクルごとの逆インデックス・モータ着脱・ドラム冷却・スリップリング給電すべて不要。強力調整可能なクランプ力。主軸駆動を部品・必要回転数に設定可能。標準ドライブ交換のみで1日完了。主軸ドライブシステムが精度・熱安定性・内蔵メカニカル補償で精度さらに向上。ドラムに油圧・冷凍不要で稼働率・効率向上。各主軸の回転数・ACモータ出力を加工要件に合わせて独立制御可能。クイックチェンジオーバー、直感的プログラミング、シングルポイントプリセット駆動工具、全ポジションクイックチェンジ工具、ティーチングソフト、標準CAMソフト付属。追加装備：CNCピックアップ主軸（最大5工具・3駆動）バックワーキング用、カットオフスライドからのラジアル/アキシャル穴あけフライスアタッチメント、パーツコンベア、バー送り、高圧工具クーラントシステム等。