5軸CNCマシン導入の現場：効率向上への移行プロセス

ショップが5軸加工へ移行するのはどんな感じか？コロンバス・マッキノンとレイトン・マシン&ツールに話を聞きました。

5軸CNC加工のメリットはよく知られています：セットアップ時間短縮とスクラップ削減、部品精度と生産性の向上。しかし、ショップが5軸加工へ移行するには何が必要か？実態を知るため、コロンバス・マッキノン（CMホイスト）のボビー・ワイドナー氏と、レイトン・マシン&ツールのCNCショップスーパーバイザー、ジェイコブ・レイトン氏に話を聞きました。

レイトン社は2012年に最初の3+2マシンを購入して以来、5軸マシンを運用しています。最新の購入はフル5軸の複合旋盤フライス盤です。CMホイストはマザックi200インテグレックスとDMG森精機NLX 2500を保有しています。

課題と解決策：CNCプログラミング、ツールパス検証

ワイドナー氏は、5軸マシン導入時にプログラミングが問題になる可能性があると警告します。

「私はMAZATROLプログラミング言語に慣れていましたが、森精機マシンはかなり複雑で、FANUC言語でGコードとMコードのすべてを実行します」と同氏。

プログラミングはレイトン氏にとっても課題でした。

「フル5軸を動かすとき、機械内部とCAD/CAM側で多くのことが起こり、それらがすべて正しく連携しなければなりません」とレイトン氏。「それにワークの保持方法を心配し、工具長を監視しなければならない。考慮すべきことがたくさんあります。」

5軸への移行を容易にするため、レイトン氏は3+2マシンを検討し、複数の3軸プログラムを書き、機械に各プログラム間で回転し、新しい傾斜位置にロックして異なる面を加工させることができることを発見しました。これはフル5軸作業の準備ができるまで、実装がずっと容易でした。

最終的にレイトン・マシンはDMG CTXガンマ2000 TCを購入し、6面完全加工を可能にしました。

「フル同時加工への飛躍で唯一の本当の頭痛の種は、正確に駆動するCAD/CAMソフトウェアを探すことでした」とレイトン氏。「マシンとコントローラーをベンダーに持ち込み、ターンキーソリューションを提供してもらいました。」

大量のフル5軸作業を計画しているなら、レイトン氏はツールパス検証ソフトウェアの導入も推奨します。機械のクラッシュやワークの食い込みリスクを回避するためです。

5軸加工に求められる異なる工具要件

5軸マシンのメリットの一つは、ワークを回転させて切削工具に対して接線方向を保つことで、より深く速い切削が可能になることです。ワイドナー氏によれば、これはCAD/CAMプログラムが複数サイズの工具を必要とせず、同じ工具でさまざまな切削に対応できることを意味します。

「7種類ものエンドミルを用意する必要がなく、わずか数本のエンドミルで必要なすべてをこなせます」と同氏。

「5軸ならワークの5面にアクセスできるため、工具長を短くできます」とレイトン氏。「これによりより剛性の高い工具となり、より高速で加工でき、より良い表面仕上げが得られます。」

5軸加工にはまだまだ奥深い世界があります。「5軸マシンと高性能マシニングセンターについて知っておくべき8つの重要な事実」でハイライトをご覧ください。

5軸マシンの選定

「購入を検討しているマシンの全能力を学び、それを動かすCAD/CAMサポートがあるか確認することが私のアドバイスです。5軸では、ソフトウェアにほぼ完全に依存して駆動するからです」とレイトン氏。

また、ショップの典型的な部品重量とサイズを認識しておくことも重要だと言います。

「これらのマシンは基本的に2タイプあります。私が『テーブル・テーブル』と呼ぶ、テーブルに2つの回転軸がありワークを動かすタイプ、と『ヘッド・ヘッド』、ツールをワークに向けて回転させるタイプです」とレイトン氏。「大型金型製造など重量が問題になる用途では、大きなワークを動かすのではなくツールを回転させるスタイルが望ましいです。」

CMホイストは5軸マシンで、1インチのフードカラーから2トンホイスト用の5ポケットリフトホイールまで、さまざまなコンポーネントを製造しています。

「どのタイプと数の部品を作るかを評価してから、これらのマシンを検討すべきです」とワイドナー氏。

「ジョブショップと量産ショップの中間で、一度に50〜100個を走らせ、多くの段取り替えを行っています」と同氏。

「両方の5軸マシンで、想定以上に多くのバー送り作業と組み合わせられることがわかりました」とワイドナー氏。「時間と複数のセットアップ、部品移動の人手を節約できます。今では1回のセットアップで済む部品が、以前なら2、3、場合によっては4台の他のマシンを跨いでいたかもしれません。」

5軸CNC加工への移行で克服すべきハードルは何だと思いますか？あなたのストーリーを共有してください。