5軸機での3+2加工が精度と効率を高める理由

より簡単で速いセットアップ、より厳しい公差、より良い制御オプションなど、5軸システムで3+2加工を行うことは、今日の製造現場において最も精度が高く効率的な部品製造を実現するのに役立ちます。

5軸機で3+2加工を行う理由は数多くあります。例えば、医療用インプラントの大口契約が終了し、5軸マシニングセンタ導入の正当性が失われ、新たな仕事を探している場合。あるいは、現在別々の工程で加工している2つの部品フィーチャー間の真位置公差を満たすのに苦労している場合。または、3軸マシニングセンタで待機している部品の山にうんざりしている場合。状況が何であれ、5軸機で3+2加工を行うことは、あなたが下した最高の決断になるかもしれません。その理由をご紹介します。

3+2加工のメリットを合計する

説得力が必要なら、5軸機での3+2加工で実現できるセットアップ、公差、材料除去、柔軟性を見てみましょう。

部品が直交形状で6面すべての加工が必要な場合（ほとんどのフライス加工部品で一般的）、5軸機ならセットアップと部品ハンドリングを3分の2削減できます。工程が減れば、治具も減り、WIP（仕掛品）も減り、製造途中で部品がスクラップ箱行きになるリスクも減ります。また、製造プロセス中の紛失を見越した過剰生産も不要になります。以前は5〜6個の予備部品が必要でしたが、今なら1個で済みます。

ワークの異なる面にあるフィーチャー間の幾何公差は、同一工程で完結すればより容易に保持できます。部品を任意の角度に傾けられることは、工具を短くでき、剛性が高まることを意味し、工具寿命と部品品質の向上、金属除去能力の増大につながります。ワークの複数面を1工程で容易に回転加工できるため、加工手順のシーケンスに柔軟性が生まれます。交差するフィーチャーのバリ取りもはるかにシンプルになります。

5軸マシニングセンタの3+2「ポジショニングモード」は、90度動作に限定されません。あなたが取り組んできた油圧マニホールドの傾斜穴を、追加セットアップや治具なしで完了できます。F-16バルブボディの27度という不自然な角度にあるネジ付きボスも同様です。あなたが見積もった金型のテーパーとアンダーカット側面も同じです。これらのフィーチャーは、「真の」5軸加工を कभी しなくても、5軸マシニングセンタで容易に生産できます。

あなたの考えは？ コミュニティフォーラムで同業者と議論してください。

3+2加工：精度に最適化

明確なメリットがあるにもかかわらず、一部の工場は5軸同時制御工作機械での3+2加工戦略の採用を躊躇しています。例えば、店内で最も高性能で技術的に高度な機械をこのような用途で使うのは「オーバーキル（過剰投資）」と見なされるかもしれません。特に、3軸立形マシニングセンタにチルトロータリートラニオンテーブルを設置する場合と比較すると。

しかし、5軸マシニングセンタには、3軸機（トラニオン付きでも）にはない制御機能があります。体積精度は「オートチューニング」機能で保証され、キネマティックな不正確さを自動的に補正・調整します。工具中心点制御と工具ベクトル入力でプログラミングが簡素化され、ダイナミックワークオフセットでセットアップが簡素化されます。高度な制御を持つ5軸機は、同時制御モードで使うかどうかに関わらず、多面加工において単純により優れています。

さて、ではどうする？ ワークホールディングとツールホルダーは？ 3+2に踏み切ったら、さらに工具投資が必要か？ 朗報は、スピンドルテーパーが同一であれば、現在3軸VMCで使っているすべてのツールホルダーを5軸機で使用できます。バイス、治具、チャックも同様ですが、いくつかの注意点があります。

ツールの時間：3+2加工に必要なもの

まずツールホルダーから。新しい工作機械を購入するなら、それが何であれ、高品質なツーリングでその潜在能力を最大限に引き出す機会とすべきです。HSKや類似のデュアルコンタクトスピンドルが利用可能なら、迷わず採用すべきです。モダンなインターフェースの高速化と高精度は、追加のツーリングコストを十分に上回ります。

さらに深く。「Lessons in High-Performance Machining: Don’t Forget the Tool Holders.」をご覧ください。

また、今お使いのサイドロックとコレットチャックを、シュリンクフィットや油圧ホルダーに置き換える絶好の機会でもあり、機械の能力に追従できます。

ワークホールディング側では、状況がはるかに簡単になりました。ワークの底面1/8インチ（約3mm）ほどを掴み、ワークを十分に持ち上げて全面にアクセスできる5軸バイスが豊富に揃っています。加工完了後、犠牲材をスライスして取り除き、ワーク底面の残りを加工すれば完了です。

ついでに、新しい5軸バイスにゼロポイントまたは同等のクイックチェンジクランプ・位置決めシステムを装備してはどうでしょうか。3軸VMCではテーブル全体に部品を並べられますが、3+2加工では一般的に1ワークずつ加工します。ゼロポイントシステムなら、部品の着脱が迅速にでき、セットアップ時間も短縮されます。

3+2加工を貴社の強みとしてどう活用していますか？ 5軸機で実施していますか？ コツとヒントを共有してください。