ターンミル複合機：生産性のピークを解き放つ

通常、旋盤やフライス盤での動的工具加工について、業界で一般的に言及されることに関心を持つ人が多いです。CNC旋削のバックグラウンドを持つ人でも、ツール分野や追加Y軸が必要な場合について、理解が曖昧で混乱することがあります。

フライス旋盤は、よりシンプルな3軸旋盤（XZ&C）から、スピンドルが独立制御可能な角度になりフライス加工に使用できるもの、さらにはリニアY軸とW軸、超音波プログラマブルサブスピンドルを備えたより高度な6軸工作機械まで多岐にわたります。

補助スピンドルを備えた工作機械では、W軸を使用して補助スピンドルを加工位置にポジショニングします。本記事では、動力工具加工の基礎と、旋削・フライス複合機におけるオプションY軸の適用について説明し、これがCNC工作機械において強力な存在となる理由を探ります。

ターンミル複合機の構造とは？

フライス旋削技術における一般的な疑問は、Y軸がいつ必要で、いつシンプルな3軸機（C軸のみ）で特定フィーチャーを加工できるかです。Y軸が必要なのは、ツールをワークの中心線から引き離す必要がある時だけです。

ほとんどのケースでは、ワークの円周へフィーチャーを加工するだけで済みます。ワーク表面のフィーチャーはほとんどの場合、C軸のみで完了します。Y軸は狭角「ウェッジ」設計で取り付けられますが、この構成でもY軸は常にX軸に垂直に動きます。

ターンミル複合機のメリット

一般的に、旋削フライス複合工作機械には2つの主要コンポーネントがあります：スピンドルとサーボモーター。スピンドルの回転運動と送り運動を連動させられ、CNC旋盤のタレットは電動フライス盤の追加機能となります。独立したCNC旋盤とフライス盤と比較して、フライス旋盤には以下のメリットがあります：

生産性向上と生産時間短縮
CNCフライス旋盤加工センタは多様なツールを搭載でき、ツール交換時間を短縮し、加工効率を向上させ、すべてまたは大部分の加工工程をワンチャッキングで完了できます。これにより製品製造プロセスチェーンを大幅に短縮できます。治具交換による付帯生産時間が削減されるほか、治具の製造サイクルと待ち時間も削減され、生産効率が大幅に改善されます。

チャッキング回数削減と精度向上
段取り時間の削減により、位置決めデータ変換による誤差蓄積を防止します。同時に、現在の旋削加工装置の多くはオンライン検出機能を備え、製造プロセス中の主要データを現場で検出・精密制御でき、製品加工精度を向上させます。高剛性一体型ベッド設計により、難削材の重力加工能力が向上。旋削フライスではツールが断続切削するため、あらゆる材料のワークでより短いチップが得られ、切り屑の自動排出が容易になります。
さらに、断続切削によりツールに十分な冷却時間が与えられ、ワークの熱変形を抑制し、ツール寿命を延ばします。従来CNC工作機械と比較して、フライス旋盤はより高速、より良い切削品質、より低い切削力、薄肉管と細長シャフトの精度向上、ワーク成形品質の改善を実現します。

大型部品加工の改善
切削速度はワーク回転速度とツール回転速度に分解でき、機械的特性により、ツール回転速度を上げてワーク回転速度を下げることで同等の加工効果が得られます。この機能は大型鍛造ブランクの加工に特に効果的です。鍛造ブランクの回転速度を下げることで、ワークの偏心による振動やラジアル切削を排除し、力の周期的変化でワークのスムーズな切削を確保し、偏心を低減できます。
旋削時の回転が切削速度を決定し、工作機械メインドライブの制約を受けます。ドライブが大質量物体の必要回転速度を許容しない場合、切削速度は最適範囲から遠ざかり、旋削性能が低下します。ターンミルはこれらの困難を克服する効果的な方法を提供します。

まとめ

では、生産性と精度の観点で、何が旋削フライス複合機を真のパワーハウスたらしめているのでしょうか？ 第一に、不連続面の加工は切削中断を引き起こす可能性があります。従来旋削では、この操作が望ましくない衝撃荷重、不良な仕上げ面、早期ツール摩耗を招きます。

CNC旋盤の機能に加え、平面フライス、穴あけ、タッピング、ストレート溝、螺旋溝、歯切り加工が可能です。旋削、フライス、穴あけの複合機能により、ワンチャッキングで完全加工のコンセプトを実現できます。これは近年最も急成長している加工方法の一つです。旋削フライスでは、ツールはフライスカッター、特に周期的負荷での断続切削用です。加工材料は長いチップを生成します。

旋削プロセスではチップ処理が非常に困難で、切削ツールの適切なチップブレーカー形状を見つけるのは容易ではありません。旋削フライスで使用されるフライスカッターは短いチップを生成し、チップ処理を大幅に改善します。クランクシャフトやカムシャフトなど回転部品の偏心部加工を例に取ると、旋削時にはこれらのコンポーネントの偏心質量（クランクジャーナル、偏心カム等）がアンバランス力を生み、性能に悪影響を与えます。ワークを低速で旋削フライス加工すれば、この悪影響を防止できます。