高性能生産を実現する5軸マシニングセンタの8大メリット

5軸加工の価値に迷っているなら、この事実リストが判断の助けになります。

貴社が5軸CNC機の導入を検討中、あるいは既に導入済みだがプログラミングとツーリングの最適化に取り組んでいる、どちらの場合も、これら超生産的な工作機械を最大限活用するには考慮すべき点が多々あります。

5軸加工を習得すれば、部品品質の大幅向上、仕掛品削減、治具コスト低減が可能ですが、新しい発想の転換が必要です。5軸加工の道をさらに進む前に、以下の概念を検討してください。中にはこの重要技術を取り巻く噂を払拭するもの、また単にスムーズなスタートを切るためのものもあります。

1. 5軸加工案件がなくても5軸マシニングセンタは正当化できる

「うちに5軸機は必要か？」多くのショップが、タービンブレード、ブリスク、整形外科インプラントといった5軸機カタログの表紙を飾るような部品を作っていないため、巨額投資を躊躇します。心配無用です。一般に、同時5軸加工案件がなくても5軸マシニングセンタの導入は正当化できます。複数面の加工が必要な部品なら、3+2加工による段取り削減の恩恵を受けられ、直交形状ワークの6面うち5面を一括完結できます。

2. 5軸加工は複合加工機の方が5軸マシニングセンタより効果的な場合がある

貴社の部品が直交形状より回転体寄りでも、5軸加工に適した形状を含むなら、複合加工旋盤や5軸ミルターン機を検討すべきです。これらは5軸マシニングセンタと同等の機能を持ち、複雑な多面加工が可能ですが、多くの場合サブスピンドルを備え、多くの部品を1回のチャッキングで完成できます。

「複合加工機には大きなメリットを見てきました」とジョージア工科大学のトーマス・カーフェス教授（HUSCO/ラミレズ流体動力・運動制御特別講座）。「しかし真に活かすには発想の転換が必要です。複合機は単なるフライス盤と旋盤の寄せ集めではなく、コンパクトで高い繰り返し精度を持つ独自の4・5軸加工システムです。設置面積も小さく、その利点を理解するユーザーにとって理想的な機械です。」

3. トラニオンテーブルでは真の5軸機を代替できない理由

3軸立形マシニングセンタ（VMC）に傾斜回転トラニオンテーブルを載せれば5軸機が不要と思われるかもしれません。このアプローチ自体は悪くなく、5軸加工への入り口としては有効ですが、専用5軸機には工具中心点制御（TCPC）、5軸オートチューニング、ダイナミックワークオフセットなど、セットアップを高速・容易にする制御機能があり、機械構造自体も遥かに剛性が高く高精度です。簡単に言えば、トラニオン付き3軸VMCは真の5軸マシニングセンタには敵いません。

「トラニオンテーブルの追加は5軸加工への移行に最適です」とカーフェス教授。「しかし、OEMから5軸構成を購入すれば、機械と周辺システムが5軸運用に完全統合されており、よりスムーズなプログラミングとワークフローが実現します。」

4. すべての5軸マシニングセンタが同じではない

機械構造の話が出ましたが、5軸加工の世界では、すべての工作機械が同じように作られているわけではありません。大きく分けて3つのスタイルがあります。（1）基本的に3軸マシニングセンタに傾斜回転テーブルを一体化したタイプ、（2）移動式X軸コラムを持つ一体型傾斜回転タイプ、（3）回転テーブル搭載ベッド上でフライスヘッドが左右に旋回するタイプ。それぞれ長所・短所があり、工具干渉、ワークサイズ、要求精度、機械コストなどを考慮し、自社用途に最適なものを選定する必要があります。

5軸導入後、さらに性能を引き出すには？ 「5軸機のアウトプットを最大化する方法」を参照ください。

5. 複数部品の治具固定は想像より簡単：1個加工に限定されない

「5軸加工では1サイクル1個しか加工できない」と聞いたことがあるかもしれません。それは誤りです。確かに5軸マシニングセンタで最も一般的なのは、ワーク底部の予め加工されたテイルストック（燕尾溝)を延長バイスでクランプする方法ですが、1サイクルで3、4、6個以上加工する必要がある場合、ますます多様なワークホルディングオプションが利用可能です。結果、5軸機での複数部品同時固定は、想像以上に容易で柔軟です。

カーフェス教授はこう言います。「5軸加工用の優れた治具は多種多様であり、その多くが機械のプログラミング機能と見事に統合されており、治具作業の更なる生産性向上を可能にします。これもまた、真の5軸システムを購入する大きな利点です。」

6. 燕尾溝加工を自社でやる必要はない

燕尾溝の話が出ましたが、ワークブランクの切り出しに加え、それに燕尾溝を切る作業まで自社でやるのは憂鬱なら、得意分野に集中し、鋼材サプライヤーから予めカット済み・燕尾溝加工済みの材料を調達するのも一案です。また、ピン、ナイフエッジ、さらには光硬化接着剤でワークを確保するバイスも検討に値します。

7. 5軸加工で精度向上と段取り削減を実現

従来の6面体加工では、6回の別々の段取りと複数の治具が必要でした。どんなに優れた治具でも、各工程でわずかな精度ロスは避けられません。5軸ならワークを再定位せずに底面以外の全面を加工できるため、精度を損なう要因は工作機械自体の精度のみとなります。

8. 「ワンチャッキング完結」5軸加工は楽しい

ある有名工作機械メーカーは、「ワンチャッキング完結」アプローチの採用がショップの収益改善に最も効果的な施策の一つだとしています。正鵠を射ています。5軸導入により、ショップ中に溢れる半完成品のカゴやビンが過去のものになります。キャッシュフロー改善、リードタイム短縮、柔軟性向上。交差形状への切り込み時に発生するバリも除去しやすくなります。

「5軸機は仕掛品削減だけでなく、高度な技能を持つ作業員と設備をより有効活用できるようにします」とカーフェス教授。「第一に、部品と機械が荷役でアイドル状態にならない。第二に、熟練オペレーターが荷役のような低付加価値作業に時間を取られず、他機械のプログラミングや段取りに注力できる。」

ワークをスクラップにすることはまだあるかもしれませんが、それを早期に発見できるようになります。シンプルに言えば、5軸はオートマチックツールチェンジャー以来、マシニングセンタに起きた最高の出来事なのです。

5軸加工につま先だけ浸かっている状態ですか？ 何が足かせになっていますか？ 経験を共有してください。

CNC加工を劇的に改善する7つの必須工具コーティング 精密医療加工を極める：チタン、コバルトクロム、ステンレス鋼部品のための8つの必須技術