生産性を高める：精度と効率のための4軸CNCフライス加工マスター

CNCフライス加工は、専用の機械とプロセスを用いてあらゆる設計を実現する、間違いなく詳細なプロセスです。工業製品は時間とともにより複雑になり、製造プロセスもそれに合わせて進化してきました。

3軸フライス加工が業界で広く使用されている一方で、オペレーターは複雑な設計の生産のために第4軸を導入してきました。この追加軸により、巻き付け形状、旋削、輪郭加工が多様なアプリケーションで可能となり、さまざまなCNC機械配置と互換性があるため、汎用性が高まります。特に複合加工（ミルターン）における役割に注目しながら、4軸のメリットをさらに探ってみましょう。

ミルターン（複合加工）とは？

旋削とは、ワークピース（固定された予成形材料）がチャックで回転し、切削工具がそれに沿って移動するプロセスです。この加工中、ワークピースから材料が除去され、回転体プロファイルが形成されます。フライス加工が多点工具と固定ワークピースを用いるのに対し、旋削は一般的に単点工具を使用します。ミルターンは、ワークピースの回転とフライス工具を組み合わせたものです。この組み合わせにより、回転などワークピースのより多様な操作が可能となり、より複雑なフライスパターンを実現できます。

第4軸の導入

一般的な3軸構成はX、Y、Z軸で構成されます。4軸目は機械構成により異なります。ミルターンでは一般的に「C軸」と呼ばれ、Z軸周りに回転します。ロータリーテーブル付きフライス盤では一般的に「A軸」と呼ばれ、X軸周りに回転します。いずれの構成でも、第4軸は回転軸であり、他の軸の周りを回転することで、ワークピース操作における柔軟性と制御性が大幅に向上します。第4軸にはさまざまな工具を取り付けられ、出力能力を拡張できます。

第4軸は、フライス工具の操作性と精度を向上させます。手動加工でアークに沿った形状を切削する際、4軸は不可欠です。これは連続切削と呼ばれることが多いプロセスです。この連続加工プロセスを自動化するには、より複雑なため、高性能なCAMソフトウェアが必要です。では、この軸を固定したい場合はどうでしょう？

インデキシング（分割加工）での4軸活用

第4軸をインデキシングに使用する場合、その軸を固定し、切削工具が2軸または3軸（X、Y、Z）で動作します。インデキシングはしばしば「3+1」と呼ばれ、4軸すべてが同時に動くわけではありません。インデキシングは連続動作よりもシンプルなプロセスであり、加工対象部品へのアクセス向上に優れています。部品加工に必要なセットアップ数を削減できるため、総サイクルタイムを大幅に改善できます。この追加軸により、より高い効率と柔軟性が実現します。

第4軸のプログラミング

連続4軸加工の複雑さから、プログラミングプロセスを簡素化するためにソフトウェアが導入されることが多々あります。標準的な2軸・3軸戦略はインデキシング時に使用されますが、これらのプログラム手法は、より複雑な4軸操作には不十分です。シンプルな解決策として、4軸ラッピングソフトウェアがあります。これは2Dおよび3D戦略を変換し、円筒形状に巻き付けます。XYZ平面プログラミングから始め、第4軸に対応하도록変換するのは容易です。

同時4軸加工には、本格的なCAMソフトウェアが基本的に必要です。これらのプログラムはGコードラッピングを超え、他の3軸も動作中に第4軸を回転させることを可能にします。Fusion 360のようなCAMソフトウェアを使用すれば、チームはラップドツールパス、同時4軸動作、さらにはトンブストーン配置された部品アレイのプログラミングも可能になります。

第4軸は、あらゆる製造環境に強力な追加機能をもたらします。多くの新たな能力を提供し、複雑なワークフローを可能にします。

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