5軸CNC効率を最大化：クイックチェンジ工作物保持ソリューション

CNC機械加工オペレーションの生産性向上が目標なら、工作物保持と治具は強力で、異なる作業全体で機能するものでなければなりません。適切なクイックチェンジサポートツールで、企業がいかにアウトプットを最大化し、セットアップを最小化しているかをご覧ください。

多くの機械加工ショップが5軸CNCマシニングセンタに投資したものの、追加投資が必要だと気づきます。既存の3軸フライス盤で一般的に使われる6インチ機械技師用バイス（多くの人が新しい5軸機でもそのまま使えると思い込んでいる）では、ワークピースの上面と側面を加工するための十分なクリアランスが得られないためです。

バイスの比較的低いプロファイルではツールホルダー干渉がほぼ確実に発生し、その長方形の形状は、5軸マシニングセンタのより小さく、しばしば円形のテーブルにフィットしません。

さらに、5軸マシニングセンタの時間単価は通常3軸機よりはるかに高いため、セットアップ時間短縮がさらに重要な目標になります。その結果、クイックチェンジ工作物保持戦略は、少なくとも工作機械のポテンシャルを最大限に引き出したいショップにとって、5軸機械加工のほぼ前提条件となっています。幸い、専用5軸工作物保持とクイックチェンジポジショニングシステムのコストは、工作機械の価格に比べれば微々たるものです。5軸CNC機械を最適レベルで稼働させるための革新について、複数の工作物保持・治具工具メーカーに話を聞きました。

5軸CNCの稼働時間を最大化：切りくずを出し、利益を出す

「業界の誰もが知っています：切りくずを出していなければ、金を稼いでいない」と、ラプター・ワークホールディング・プロダクツのセールス&マーケティング副社長、レイ・ストリックランド氏。「だからこそ、『ラプター720チャレンジ』を開始しました。これは、5軸マシニングセンタのオーナーとオペレーターが、30日間で利用可能な720時間をフル活用できるよう支援するプログラムです。」

ストリックランド氏によると、ラプターは過去2年間で5軸機械加工市場で著しい成長を見せており、航空宇宙と医療分野の多くの顧客がラプター720チャレンジに迫り、毎月680時間以上の主軸稼働時間を定期的に報告しています。秘訣は、「5軸マシニングセンタが可能にするすべてを最大限に活用するよう設計された工作物保持を使うこと」だと同氏は指摘します。

その名の通り、「ラプター・ダブテイル治具」は、ダブテイル型クランプ機構を用いて、ワークピースブランク底面1/8インチ（約3.2mm）の事前加工された合わせ面をグリップします。同社の円形ライザーブロックの上にマウントすると、ワークピースの6面のうち5面への最大切削工具アクセスが可能になります。

ラプター・ダブテイル治具について詳しくは、この動画をご覧ください。

出典：ラプター・ワークホールディング・プロダクツ

「ラプター・マルチ治具」も利用可能で、機械技師は1度に4個以上のワークピースを機械にマウントできます。また、機械加工可能な「ピンチブロック」とセルフセンタリングバイスも、ダブテイルまたは従来のステップジョーで装備可能です。

「ラプターシステムは5/10,000インチ（0.0005インチ、約12.7μm）以内の繰り返し精度を提供し、異なるモジュールを積み重ねて追加クリアランスと柔軟性を高められます」とストリックランド氏。「モジュールのマウントやワークピース交換は、数本のネジを回すだけなので、工作物保持関連のダウンタイムは最小限です。」

他に考慮すべき点としては、ワークピースブランクへのダブテイル切削があります。ストリックランド氏によると、この作業には多くの時間や超高精度機械は不要で、多くのラプター顧客はニーミルをブランク準備専用に割り当てています。また、少額の費用でこのサービスを提供する会社もあります。

「ブランク準備をどう行うにせよ、ウェブサイトに記載された推奨事項、特に弊社のダブテイルカッターの使用を強く推奨します。これらは、弊社治具と正確に一致する角度とRを切削するよう設計されています」とストリックランド氏。「独自の解決策を開発する顧客もいますが、多くの場合、一貫性のないグリッピングにつながります。」

さらに深く。今日の精密製造で使われるすべての工作物保持システムについて、「CNC旋盤作業を改善する工作物保持」で学びましょう。

今日の工作物保持：柔軟で強力、そして確実なグリッピングのために設計

ラプター・ワークホールディング・プロダクツだけが、5軸機械加工ムーブメントにしっかり乗っているわけではありません。シュンクの定置工作物保持チームリーダー、ブラッド・エバンス氏は、この分野での成功には、剛性とアクセス性のバランス、コンパクトなプロファイル、高いクランプ力、ワークピースを確実かつ精密にグリップできるジョーの選択肢を備えた工作物保持が必要だと述べています。

これらのニーズを満たすため、同社のKSCシリーズバイスの5軸版を推奨しています。

「セルフセンタリング型とデュアルステーション型を用意しています」と同氏。「すべてワークピース底面の3〜4mm幅の領域でグリップし、材料に食い込むリバーシブル・セレーションジョーのオプションもあるため、事前加工が不要です。」

このバイスは、ジョー浮き上がりを最小限に抑えるタング・アンド・グルーブ構造を採用し、内部はシールされており汚染を防ぎます。また、このサイズのバイスとして利用可能な最高レベルのグリッピング力を提供するとシュンクは述べています。

もう少し深く。「5軸CNC生産性のための4つの知られざるヒント」で学びましょう。

エバンス氏によると、KSCバイスのジョーは非常に速く交換できますが、セットアップ時間をさらに短縮し、5軸マシニングセンタとショップ全体の柔軟性を大幅に高めるために、クイックチェンジパレットシステムも使用できます。

リテンションノブとドーナツ型レシーバーの嵌合を用いる「VERO-S」パレットシステムは、例えば、手動または自動アクティベーション、0.005mm（0.0002インチ）未満の繰り返し精度、幅広い機械加工用途への適合性を提供します。

シュンクのVERO-Sパレットシステムを実際に見るにはこちら。

出典：シュンク

「VERO-Sは非常に柔軟です」とエバンス氏。「複数のサイズと構成があり、単一のVERO-Sノブをワークピースに直接取り付けたり、複数をバイス、パレット、チャックなど、ほぼどこにでもマウントできます。サイクル中にクランプを解除し、部品をCMMに持って行ってフィーチャーを検査し、再び機械に戻してサイクルスタートを押せるほど精度が高いです。」

VERO-Sは、ワークピースを再固定することなく、5軸マシニングセンタから3軸、旋盤、放電加工機へと移動できるとシュンクは述べています。オフラインでセットアップできるため、工作物保持のチェンジオーバーは文字通り数秒で完了します。ただドロップインしてスタートするだけだとエバンス氏は説明します。

あなたの5軸CNC機械で何時間稼働できますか？メタルワーキングフォーラムで語り合いましょう。