5軸マシニングセンターが現代製造業に不可欠な理由

5軸マシニングセンターの解説

多くの人が、パワータレット付き横型旋削センターが5軸マシニングセンターと同一だと考えがちですが、これは誤りです。実際、比較するなら、パワータレットとライブツール付き横型旋削センターは、3軸マシニングセンターから処理能力で大きなギャップがあります。

軸移動の観点では、3軸マシニングセンターはワークをX、Yの2方向にのみ移動させ、工具がZ方向に上下します。一方、旋削フライス複合機は通常、シリンダーとチャックマウント側に2つの可動軸を持ち、これは3軸マシニングセンターと非常に似ています。5軸マシニングユニットは、さらに2つの回転軸（A軸、B軸）で回転可能で、切削工具がワークへあらゆる方向からアプローチ可能。3軸マシニングセンターと比較して、より優れた汎用性を持ちます。

5軸マシニングセンターの用途

5軸ユニットは非常に汎用的で、全産業で幅広く応用されています。しかし、機械コストが高いため、事業主は通常、比較的低価値なワーク加工に5軸マシニングセンターを使用します。5軸マシニングセンターの最適な用途は、3軸マシニングセンターや旋削フライス機では困難な複雑輪郭を持つワークの加工。ワークは自動車、航空宇宙、防衛、発電、自動化、金型・ダイプレート、造船業界等多岐にわたります。

中間的ソリューション

全ての複雑加工が5軸ユニットで行う必要があるわけではありません。しかし、3軸マシニングセンターでは手に負えない場合もあり、作業者に更なる雑務をもたらすことがあります。多くのメーカー、例えば自動車シャシーOEM工場は、中間的ソリューションを好みます。

4軸マシニングセンターの加工プロセスは3軸マシニングセンターと同じ。切削工具でワークから材料を除去し、所望の形状と輪郭を形成。4軸加工では、通常機械工具の一体部品ではない追加軸（最初の設計には含まれない）でフライス加工を実行。これは3軸マシニングセンターに後付けされる追加コンポーネントのようなものです。

4軸マシニングセンターの紹介

この考え方では、4軸CNC機は通常の3軸機と同様にX、Y、Z軸で稼働。違いは、X軸周りに回転するA軸も関与する点。追加の第4軸は、ほとんどのケースでワークを回転させ、時にはB軸周りで加工します。

シャシー加工の場合、ワーク側面やシリンダー周辺に穴あけ・切り欠きが必要なとき、4軸フライス加工が有用。3軸機と比較して、4軸機はより高速・効率的でCNCベースの機械加工能力を提供し、正確な結果が得られ、かつ工作機械コストは5軸ユニットより低コストです。

なぜ垂直設計が重要か？

ほとんどの5軸マシニングセンターは垂直設計で、構造配置が垂直に整列。機械内のワークは切削工具により加工され、工具が水平や斜めではなく垂直軸上で移動。5軸ユニットでは通常Z軸、4軸や5軸工作機械ではA軸とB軸のサポートが垂直軸での精密加工達成のためにより補償されます。特定モデルでは設計者がC軸を好む場合もあります。

重力効果により、垂直構造では水平構造ほど同心度問題に遭遇しません。垂直チャックはワークをワークテーブル上で確実にクランプし、重力効果でさらに強化可能。重力を軌道支持ベースに配置可能。したがって、5軸ユニットの適用範囲は、ほぼ全ての種類のマシニングセンターより広くなります。