CNCクランプ・治具の正しい選び方で加工効率を最大化

同じ工作機械なのに、生産効率が数倍も違うのはなぜでしょうか？

CNC工作機械で使用される治具やクランプが適切でないと、CNC工作機械の生産効率が大幅に低下します。

CNC工作機械の稼働率をどう高めるか？

クランプの使用は大きく関係します。CNCクランプの選択と適用にはまだ多くの改善余地があり、そこには相当な潜在的経済効果が含まれています。

クランプはCNC生産における不可欠な要素の一つです。CNC工作機械用クランプには多くの種類があります。しかし、CNC加工用クランプの選択はCNC生産要件と補完的でなければなりません。間違ったクランプ方法を選ぶと、振動、衝撃、工具先端破損、ワーク緩みなどによりワークと工具が破損する可能性があります。これらの要因はCNC加工製品に誤差をもたらします。ここではCNCクランプの正しい選択と使用について詳しく紹介します。

CNCクランプとは？

一般的なCNC旋盤用クランプやフライス盤用クランプは、加工中にワークを位置決め・クランプするための工具または装置です。大きな切削力に耐え、切削中に工具をガイドし、迅速な切り替え、スムーズな操作、すべての部品生産の一貫性と互換性を確保します。ほとんどのクランプは2部品の組み合わせで設計され、一方は本体に固定され動かず、もう一方は1つ以上の可動部品（クランプ）です。CNCクランプは通常、低炭素鋼、ステンレス鋼、その他の合金鋼材料で作られ、さまざまなサイズと構成があります。最終目的は経済性の向上です。

CNCクランプを正しく選ぶには？

CNCクランプの正しい選択と使用は、効率的な加工の基盤です。CNCクランプ購入前には、まず加工特性とCNCクランプの種類を理解する必要があります。機械製造には、単品・多品種・小ロットと、少品種・大ロットの2タイプがあります。

以下は、小ロットと大ロットCNC生産に適したCNCクランピングシステムタイプ選定のガイドラインです。

小ロット生産向けCNCクランプ選定：

一般に、モジュラークランプは小ロット生産に適しています。

ビルディングブロック／組合せクランプ

組合せクランプ（「ビルディングブロッククランプ」とも呼ばれる）は、標準化設計された、異なる機能、仕様、サイズのクランプ部品群で構成されます。

顧客は加工要件に応じて、さまざまな工作機械クランプを「ビルディングブロック」のように迅速に組み立てられます。

モジュラークランプは設計・製造時間を節約し、生産準備時間を大幅に短縮することで、小ロット生産サイクルを効果的に短縮し、生産効率を向上させます。

さらに、モジュラークランプには高い位置決め精度、大きなクランプ柔軟性、再利用性、省エネ・省資源、低使用コストなどの利点があります。

したがって、特に製品形状が複雑な場合、小ロット加工ではモジュラークランプが優先されます。

組合せクランプには以下の2つの追加コンポーネントがあります。

精密平バイス：

これらはモジュラークランプの構成部品で、クランプ内の工具位置合わせを助けます。クランプ力が5000kgfを超える場合、使用を推奨します。これにより工具本体がクランプ力の影響を受けません。組合せ精密平バイスは、取り付け（分解）が速く、クランプが速いなどの利点があり、生産準備時間を短縮し小ロット生産効率を向上させます。

クランプベース：

クランプベースは、位置決め面とワークの間に置かれる平板です。これらは、CNC加工中の工具とワークの正しい相互作用のために、ワークを精密に位置合わせするために使用されます。

大ロット生産向けCNCクランプ選定：

従来の手動工作機械クランプの「ワーククランプ時間」は、大量加工サイクルの10〜30%に達することがあります。

これにより「ワーククランプ」が生産効率に影響する重要因子となり、工作機械クランプの「攻略」の重要ターゲットとなっています。

したがって、大量加工では迅速な位置決めとクランプ（緩め）が可能な専用クランプを使用すべきです。以下の3タイプを優先的に選択できます：油圧/空圧クランプ、電気永久磁石クランプ、クランプベース。

油圧／空圧クランプ：

油圧/空圧クランプは、油圧または空圧コンポーネントを動力源として、それらを通じてワークの位置決め、支持、クランプを実現する専用クランプです。ワーク、工作機械、工具の相互位置を精密かつ迅速に決定できます。

ワーク位置精度はクランプで保証され、加工精度が高く、位置決めとクランププロセスが高速で、ワークのクランプと緩めの時間を大幅に節約します。同時に、コンパクトな構造、多工位クランプ、高速重切削、自動制御などの利点があります。

これらの油圧/空圧クランプの利点により、CNC工作機械、マシニングセンタ、フレキシブル生産ラインに適し、特に大量加工に適しています。

電気永久磁石クランプ：

電気永久磁石クランプは、ネオジム鉄ホウ素などの新しい永久磁石材料を磁力源とし、現代磁気回路原理を用いて設計された新型クランプです。クランプとアンクランプのプロセスは約1秒しかかからず、クランプ時間を大幅に短縮します。これらのクランプは、クランプ力が450kgf以上の小規模・大規模生産に適しています。

電気永久磁石クランプはクランプ時間を大幅に短縮し、クランプ回数を減らし、クランプ効率を向上させます。多数の加工実践が、電気永久磁石クランプがCNC工作機械とマシニングセンタの総合加工効率を大幅に向上させることを示しています。従来の工作機械クランプの位置決め要素とクランプ要素は多くのスペースを占有しますが、電気永久磁石クランプにはこれらのスペースを消費する部品がありません。

高速クランプ、多工位クランプと多面加工の容易な実現、安定信頼性の高いクランプ、省エネ、自動制御などの利点があり、小ロット生産だけでなく大量生産にも適しています。

クランプベース：

平滑なクランプベースは、専用クランプの製造サイクルを効果的に短縮し、生産準備時間を減らすことで、大量生産サイクル全体を短縮し生産効率を向上させます。同時に、専用クランプの製造コストを削減できます。したがって、平滑クランプベースは特にサイクルが厳しい大量生産に適しています。

CNC加工クランプの選択はCNC工作機械オペレータの任務です。オペレータは正しい選択ができるよう訓練されるべきです。これが、加工プロジェクトで長期経験と専門知識を持つCNCメーカー（SANS Machiningなど）を選ぶべき理由です。同社はISO 9001:2015に準拠したCNC生産を提供し、作業員は豊富な操作経験を持ちます。生産上の問題で部品が使用不能や破損した場合、無料で交換または修理いたします。