5軸CNCマシン探究：RTCP機能と3軸対比での優位性

工作機械の発展に伴い、様々な設備が現代製造に適用されています。複雑形状加工、低効率等の問題を解決するため、5軸加工が優位性を示します。ここでは5軸CNCマシンとは何か、そのRTCP機能、3軸と5軸CNC加工の違いについて議論します。

5軸CNCマシンとは？

5軸CNC加工の仕組みを理解するには、まずマシンを知る必要があります。5軸CNCマシンとは、工具または部品を5つの異なる軸で同時に移動させる能力を持つコンピュータ制御機械を指し、通常は3つの直線軸（X、Y、Z）に2つの回転軸を追加したものです。A、B、Cの2つの回転軸は、様々なCNC製品の技術要件を満たすために異なる運動モードを持ちます。5軸マシニングセンタの機械設計では、工作機械メーカーは常により高いニーズを満たす新しい運動モードの開発に取り組んでいます。

5軸CNCマシンの典型的タイプ：

1. 回転テーブル + 傾斜スピンドルヘッド
2. 二重回転テーブル
3. 二重傾斜スピンドルヘッド
4. 回転テーブル + テーブルトラニオン

5軸CNCマシニングセンタにおけるRTCP

RTCP（Rotated Tool Center Point、回転工具中心点）、別名TCPM、TCPC、RPCPは、工具と被加工面の間の角度を一定に保つ回転軸を維持する機能を指します。5軸加工では、工具点経路を追従し工具とワークの角度を保つ際、回転運動により工具点の追加運動が生成されます。CNCシステムの制御点は工具点と一致しないことが多いため、CNCシステムは制御点を自動補正し、工具点が与えられた軌道に沿って移動することを保証すべきです。

5軸加工のメリット - 3軸と5軸加工の違い

3軸CNCマシンはCNC製造業界でより一般的で、立形、横形、ガントリータイプを含みます。3軸加工と比較して、5軸CNC加工のメリットは何でしょうか？

1. 工具の最適切削状態維持と切削条件改善
   3軸加工では、切削工具がワークの頂点やエッジに移動すると、切削状態が徐々に悪化します。最良の切削状態を維持するにはワークテーブルを回転させる必要があります。不規則平面を仕上げ加工するには、テーブルを異なる方向に複数回回転させる必要があります。一方5軸マシンツールはこの問題を回避し、より良い表面品質を得られます。
2. 切削工具干渉の効果的回避
   航空宇宙分野で使用されるインペラ、ブレード、ブリスクでは、干渉により3軸CNCマシンでは技術要件を満たせません。5軸マシンツールは所望の部品を製造できるだけでなく、より短い工具で加工可能、システム剛性向上、工具数削減、特殊工具購入回避、工具コスト削減が可能です。
3. クランプ回数削減、1回クランプで5面加工完了
   5軸マシニングセンタは5軸側面加工、5軸多面体加工、5軸パイプ加工が可能。さらに基準変換を減らし加工精度を向上。
4. 加工品質と効率の向上
   5軸マシンツールはカッター側刃で切削可能、加工効率が高い。プロセスチェーン短縮と設備数削減により、治具数、工場床面積、設備メンテナンスコストも削減。つまり5軸CNC加工によりCNCサービス会社はより低コストでCNC加工部品の高生産性を提供できます。
5. 生産管理の簡素化
   5軸CNCマシンは製造プロセスチェーンを大幅に短縮し、生産管理とスケジューリングを簡素化、特に複雑部品加工で顕著。
6. 新製品R&Dサイクルの短縮
   航空宇宙、自動車等の用途では、複雑形状・高精度要求の新製品と金型があります。高柔軟性、高精度、高集約、完全加工能力を持つ5軸CNCマシニングセンタがこの問題を解決し、R&Dサイクルを大幅に短縮し、新製品成功率を向上させます。