最適な製造のための4種類の主要CNC工作機械を理解する

我が社の社名に「Fab」が含まれるのは、ファブリケーション（fabricating）の略で、プレスブレーキ、シャー、レーザー、ウォータージェット、プラズマカッターなどのファブリケーション機械を多く扱っているからです。ファブ機器では実績がありますが、中古CNC工作機械の売買も得意としており、Southern Fabの一部スタッフは職業人生のすべてをCNC工作機械と共に過ごしてきました。

Southern Fab SalesのCNC部門は、旋削とフライス加工など、金属を切削してチップを生成するため「チップメイキング」工作機械と分類される、幅広いCNC（コンピュータ数値制御）カテゴリーをカバーしています。この分類に該当する4種類のCNC工作機械を紹介します：

1) 旋盤（ターニング）

一般的に旋盤は横型で、工具のシンプルな2軸制御から始まります。切削工具は手動取り付けの単一ツールポスト式、またはインデックス可能なタレットに複数の工具を搭載する式があります。これは「固定主軸台」の原理で、ワークピースをチャックやコレットで把持し、工具がワーク周りを動きます。

米国で販売される旋盤の非常に高い割合が、シンプルな2軸構成です。縦型旋盤は、直径に比べて長さが短い大径部品向けで、別稿で詳しく扱います。

ワーク主軸に「C」回転軸を設け、タレットに回転工具（駆動工具）を搭載すれば、フライス加工機能も追加できます。この「複合加工（ミルターン）」旋盤のさらなる拡張として「Y」軸を追加すれば、駆動工具を主軸中心線の上下に動かせます。

上記概念から、メインに対向する第2主軸を追加できます。第2主軸（一般にサブ主軸と呼ばれます）は、メイン主軸から切り離された部品をピックアップし、裏面のさらなる加工が可能です。さらに第2タレットを追加すれば、工具容量が増え、各主軸で同時に工具を切削に入れられるためサイクルタイム短縮につながります。3〜4タレット構成も、チャッキング部品やバー材機で可能です。

2軸から12軸以上まで、エンドユーザーの用途に合わせたCNC旋盤が存在します。

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2) スイス型旋盤（スイスターニング）

「スライディング主軸台（移動主軸台）」の原理は、バー材加工に厳密に適用され、通常バー材は精密研磨され、バーが通過するガイドブッシングとの密なフィットを維持します。切削工具はガイドブッシング端面近くに位置します。

タレット式旋盤の他に、主にシンプルな2軸旋削用のガング式旋盤、バー材専用の複雑多軸加工向けスイス式旋盤があります。スイス機は、固定主軸台旋盤では問題となる「たわみ」なしで、長く細い部品をバー材から加工できる独自の能力を持ちます。

3) 立形CNCフライス盤（バーチカルCNCミリング）

ほとんどのCNCフライス加工は垂直面で行われ、基本的な2〜3軸のブリッジポート型ニーリングミルから、X、Y、Z軸動作を持つ典型的なVMC（立形マシニングセンタ）まであります。

VMCはツールマガジンと自動工具交換装置（ATC）を備え、任務を終えた工具を取り外し、マガジンから次の工具を装着します。

ほとんどのVMCはBTやCATなどのテーパー工具シャンクを使用しますが、HSKのようなよりモダンなヨーロッパ規格も使用可能です。工具が主軸にクランプされるため、高速機（10,000 RPM以上）では工具バランス調整が必要になることがあります。

マシニングセンタ工具は、立形と横形で共通です。

ロータリーテーブルを追加すれば、追加軸と併用してさらなる加工能力が得られます。通常4軸目または5軸目が追加され、両方追加されるケースも多々あります。部品の側面や端面への回転加工が可能です。さらに、傾斜ロータリーテーブルを使えば傾斜加工も可能です。

4) 横形CNCフライス盤（ホリゾンタルCNCミリング）

立形フライスと同様に工具が回転しワークは固定ですが、主軸が90度回転しています。ワークは、工具の周りを動く少なくともXとY軸を持つテーブルにマウントされます。

X-Z軸上のロータリ軸（4軸目）は、横形マシニングセンタで非常に一般的です。横形はパレットや複数パレットシステムへの適応にも適しており、下図のようにパレットを加工エリア外でロード/アンロードしながら主軸を回し続けられるため、自動化が横形マシニングセンタの大きな利点となり、立形より効率的です。