4軸・5軸CNCロータリーテーブルの機能とメリット

CNCロータリーテーブルは、高価なハイエンド多軸加工センターを購入できない工場にとって、コスト効率の良い代替手段です。CNC加工センターほど汎用性と効率は高くありませんが、ロータリーテーブルを組み込んだ一般的なフライス盤は、より多くの複雑な作業を実行できます。この記事では、4軸と5軸CNCロータリーテーブルの基礎知識、その仕組み、工場で何ができるかを説明します。

ロータリーテーブルとは？

本質的に、工作機械に追加の回転軸を提供する機械装置です。通常、フライス盤と連携するように設計されており、機械により複雑な切削が可能になります。回転軸が提供されることで、ある意味ではフライス盤と旋盤が組み合わされます。追加軸を提供する以外にも、ロータリーテーブルはインデックスと位置決めタスクにも使用されます。

手動からCNCへ

ロータリーテーブルは20世紀初頭に発明されました。駆動方式を除いて構造は発明以来ほとんど変わっていません。最初はチェーンが使用されました。しかし1918年以降、軸駆動機構に置き換わりました。動力機械とコンピュータ制御の技術が進歩するにつれ、20世紀後半にNCおよびCNCモデルが市場に登場しました。CNC制御により精密な位置決めとインデックスが容易になりました。

CNCのメリット

主なメリットはインデックス精度です。過去には、部品公差要件が高くなかったため、汎用機械加工用途ではミリメートル単位の精度で十分でした。今日では、医療機器、軍事、自動車部品により高い精度が要求されます。それが、マイクロメートル精度のCNCテーブルが産業全体で主流となっている理由です。

4軸とは？

標準的なCNCロータリーテーブルは、4軸または4軸ロータリーテーブルとも呼ばれます。4軸とは、最も重要な特徴である回転軸を指します。既存の工作機械のX、Y、Z次元に追加の軸を加えることでアップグレードします。

図：4軸ロータリーテーブル、Solpower Machine Electronic Corp.

4軸の仕組み

前述の通り、4軸CNCロータリーテーブルの作動原理は旋盤のヘッドストックと類似しています。両方とも電気的に駆動され、ワークピースをクランプして回転させます。CNCシステムにより精密位置決めが可能となり、フライス盤がワークピースの所望の面を切削できます。

4軸のメリット

追加の4軸は、特定の回転運動量に調整できるため有益です。テーブルが回転する角度は事前にプログラムされ、コンピュータによって精密に制御されます。もう一つのメリットは、フライス盤が円筒形部品で作業できることです。フライス盤はバーの外径に溝、スロット、平面を切削できます。

4軸の用途

ロータリーテーブルの精密インデックス能力により、工作機械はワークピースの表面全体に360度にわたって等間隔の穴を切削できます。そのような操作中にワークピースの再位置決めは不要です。アーク切削や曲面輪郭加工などの類似操作も一回のランで実行可能です。

5軸とは？

5軸CNCロータリーテーブルは、工作機械に2つの追加加工軸を提供します。回転軸に加えて、5軸ロータリーにはもう一つの揺動軸があります。つまり、テーブルは回転するだけでなく傾斜もできます。2つの追加軸により、工作機械は多面加工が可能になります。

図：5軸ロータリーテーブル、Goushin Machinery

5軸の仕組み

5軸CNCロータリーテーブルの作動メカニズムはシンプルです。上記の画像で見られるように、ロータリーは旋回ベースに取り付けられています。旋回に加えて、スイングベッドなどの他の設計もテーブルに傾斜軸を提供するために利用可能です。可動軸を示す動画をご覧ください。

旋回傾斜テーブル、Bart Christopher

5軸のメリット

5軸CNCロータリーテーブルは精密位置決めを備えるだけでなく、複雑な機械加工用途に必要な複数のセットアップを排除します。標準CNCロータリーと比較して、5軸テーブルはワークピースのより多くの面をカバーします。フライス盤は5軸のうち任意の4軸で同時にワークピースを加工でき、生産リードタイムを大幅に短縮します。

5軸の用途

5軸加工の主要な用途の一つは金型製造です。ワークピースに複雑な表面設計を実現する能力により、航空宇宙、自動車、軍事/防衛、医療などの産業で使用される金型を製造できます。

結論

4軸と5軸CNCロータリーテーブルにはそれぞれ長所と短所があり、特定の用途に適しています。4軸ロータリーはシンプルな設計の精密インデックスに適し、5軸テーブルは複雑な設計で優れていますが、剛性が妥協され、チャタリングやたわみが生じる可能性があります。工場は実際の要件を満たすモデルを選択すべきです。