複雑な部品の再設定は、時間、精度、そして利益率の損失につながり、取り戻すことはできません。もしあなたの工場が、部品のすべての面を切削するために3つか4つの治具を必要としているなら、すでにその影響を実感しているはずです。サイクルタイムの長期化、位置ずれの可能性の増加、納期遅延などがその例です。
5軸加工センターは、こうした問題を解決するために設計されています。1回のセットアップで、より高い精度と手直しの削減を実現します。しかし、すべての5軸加工機がすべての工場に適しているわけではありません。間違った設計を選択すると、決して使わない機能に費用をかけたり、重要な部品の加工において依然として不十分な結果になったりする可能性があります。
5軸加工センターが導入コストに見合うだけの収益を上げられるかどうかは、以下の6つの要素によって決まります。
当社の製品ラインナップのほとんどは、このタイプに属します。固定式ポータル、可動柱、二柱式といった構造は、部材の上に載るのではなく、部材を跨ぐ橋梁構造を中心に構築されています。
最適な用途: 大型または重量のあるワークピース ― 大きな金型ベース、構造部品、大型ハウジング ― 回転テーブルで回転させるには大きすぎる、または重すぎるもの。
トレードオフは設置面積とコストです。すべての作業にその能力が必要かどうかに関わらず、より大きな機械と設置費用を支払うことになります。部品が標準テーブルの限界を超えている場合は、 ガントリー型加工センター どこから探し始めるべきか。
部品の周りの橋を移動させる代わりに、 トラニオンテーブル式マシニングセンター 固定スピンドル下のトラニオン式またはダイレクトドライブ式回転テーブル上で部品自体を回転させる方法。部品の最大サイズは犠牲になるが、速度、剛性、設置面積の縮小といったメリットが得られる。どちらの方法が適しているかは、使用する機械によって異なる。
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モデル | YSU-800-5X | YSV-855-5X | YS650-5AX |
回転テーブル | 直径850mmのデュアルドライブ | Φ650mmダイレクトドライブ（DDモーター） | Φ650mm |
スピンドル | HSK-A63、18,000rpm | BBT-40、10,000rpm | HSK-A63、18,000rpm |
負荷 | 1,000kg | 800kg | 200kg |
最適な用途 | 剛性が高く、高負荷に耐えられるセットアップが必要な、重量のある中型部品 ― 構造部品、大型金型インサート | 高速かつ低バックラッシュのインデックスを必要とする医療部品および精密金型 | 多品種少量生産 ― 精密金型部品、彫刻、フライス加工 |
見積もりを依頼する前に、上記のモデルと部品を照合してください。テーブルサイズが間違っていると、必要のない生産能力や予算を無駄に消費することになります。
このタイプは、スピンドルヘッドが2つの回転軸を中心に傾斜する一方、テーブルは固定されたままです。これは、テーブルの回転が現実的でない、非常に大きくて重い部品を扱う機械でよく見られる方式です。現在、当社の製品ラインナップには含まれていませんが、複数のサプライヤーを比較検討する際には知っておくと良いでしょう。
ヘッド軸とテーブル軸に回転を分割するハイブリッド方式で、中型機械における剛性と可動範囲のバランスを取っています。ただし、これは当社の現在の製品ラインナップには含まれません。ほとんどの工場では、当社のようなガントリー式またはトラニオン式テーブル設計を採用しています。
5軸加工の作業すべてにおいて、機械が5軸すべてで同時に切削する必要があるわけではありません。2つの異なるモードで全く異なる作業に対応できるため、部品に実際に必要なモードを把握することで、機械本体とプログラミングの両方で大幅なコスト削減につながります。
3+2位置決め（インデックス付き5軸とも呼ばれる）では、各移動後に回転軸を所定の位置に固定し、その新しい角度から標準的な3軸ツールパスで切削を行います。同時5軸加工では、5つの軸すべてが同時に動き、切削しながらツールの角度を連続的に変化させます。
| 3+2配置 | 同時5軸 |
どのように切断するか | 回転軸がロックされ、その後3軸ツールパスが実行されます。 | 5つの軸すべてが同時に連続的に動きます |
最適 | 複数の平面または傾斜面 ― ブラケット、ハウジング、ほとんどの金型キャビティ | 連続的に湾曲した表面 ― インペラ、ブレード、複雑な金型形状 |
プログラミング | よりシンプルで標準的な3軸CAM戦略 | 高度なCAMソフトウェアとより多くのセットアップ時間が必要です |
典型的なコストへの影響 | プログラミングとサイクルプランニングにかかる時間を削減 | レベルが高いほど、プログラミングはより複雑になり、検証期間も長くなります。 |
部品の形状が本当に5軸同時加工を必要とする場合、つまり3軸+2軸では1つのツールパスで到達できない連続した輪郭加工を行う場合は、5軸同時加工を選択してください。それ以外の場合は、インデックス付き3軸+2軸加工でより低コストで加工を完了できます。当社の製品ラインナップにあるガントリー型とトラニオンテーブル型の両方のすべてのモデルは、両方のモードに対応しています。決定要因は機械ではなく、加工する部品です。
土台構造が最も重要です。最終加工前に、焼きなましや振動時効処理などの応力除去処理が施された鋳鉄製のベッドを探しましょう。この工程を省略した鋳物は、長年の切削負荷によって徐々に歪み、その上に構築されたすべての部品がずれてしまう可能性があります。
回転軸の駆動方式は、長期的な摩耗に影響を与えます。ダイレクトドライブ（トルクモーター）式の回転テーブルは、機械式ギア駆動設計に比べて、長年のインデックス動作でバックラッシュが発生するギアやウォームギアを排除しています。
保護とアフターサービスは、残りの部分をさらに充実させるものです。密閉されたガイドウェイは、切削屑や冷却液が可動部に侵入するのを防ぎますが、どんなに優れたエンジニアリングであっても、販売した製品の修理ができないサプライヤーでは意味がありません。
適切な5軸加工機は、基本的な3軸加工機よりも初期費用が高くなります。その差額によって得られるメリットは以下のとおりです。
治具の再調整は、位置ずれが発生する可能性を高めます。一度の段取りでより多くの面を切削することで、部品が公差から外れる可能性が低くなり、不良品による利益率の低下も抑えられます。
従来は異なる機械で3～4回の工程が必要だった部品も、多くの場合、1回の段取りで最初から最後まで実行できるようになり、工程間の待ち時間とサイクルタイム自体が短縮される。
複雑で多面的な部品、つまり利益率が最も高い部品は、3軸加工機では断らざるを得ないか、外注に出さざるを得ない種類の仕事です。しかし、適切な5軸加工機があれば、自社で見積もりを出すことができます。
スクラップを削減し、部品あたりの作業時間を削減し、より高収入の仕事に入札できるようにする機械は、定価が示すよりも早くその価格に見合うだけの利益を生み出す。機械を価格だけで比較するのは間違いだ。
誤解その1：「5軸加工は航空宇宙分野専用だ。」
現実： 航空宇宙産業が同時5軸加工を普及させたが、金型工場、医療機器メーカー、一般加工工場なども、同じ理由、つまり複雑な部品の段取り回数を減らせるという理由で、現在では5軸加工を実施している。
神話２：「軸の数が多いほど、機械の性能は良くなる。」
現実： 5軸加工機を3軸加工ばかりさせて遊休状態にしておくと、その高額な費用に見合うだけの収益は得られません。適切な軸数は、仕様書に記載されている最大軸数ではなく、加工対象物の形状に合わせて選ぶべきです。
誤解３：「5軸プログラミングは、中小規模の工場が社内で処理するには複雑すぎる。」
現実： 最新のCAMソフトウェアは、そのギャップのほとんどを埋めています。かつては専門のプログラマーが必要だったポストプロセッサ、衝突シミュレーション、ツールパステンプレートといった機能は、現在では主流のCAMパッケージに標準搭載されています。学習曲線は確かに存在しますが、かつてのような大きな壁ではなくなりました。
神話4：「5軸加工機を所有しているなら、すべてを同時モードで実行すべきだ。」
現実： ほとんどの部品は連続的な5軸輪郭加工を必要としません。インデックス付き3+2位置決め方式で多面部品を加工できるため、プログラミング時間の短縮とリスク低減が可能です。連続的に曲面を持つ部品には、同時加工をご利用ください。
Q：3+2位置決めと同時5軸加工の違いは何ですか？
A：3+2（インデックス式）加工では、各動作後に回転軸をロックし、標準的な3軸ツールパスで切削します。同時5軸加工では、5軸すべてが同時に動作し、連続した曲面を切削します。
Q：5軸加工センターの価格はいくらですか？
A：価格は、加工範囲、スピンドル構成、制御システム、そして完全な同時位置決め機能が必要か、それともインデックス位置決めのみが必要かによって異なります。仕様書上では似ているように見える2台の機械でも、価格は大きく異なる場合があります。価格表だけを比較するのではなく、実際の部品図面に基づいて見積もりを依頼してください。
Q：設置と試運転にはどれくらい時間がかかりますか？
A：機械のサイズ、設置施設の準備状況（電力、基礎、クレーンアクセスなど）、および制御システムにカスタム構成が必要かどうかによって異なります。納品日を決定する前に、サプライヤーと現実的なスケジュールを確認してください。
Q：5軸加工センターはどの程度の公差に対応できますか？
A：達成可能な公差は、使用する機械、工具、ワーク保持具、部品材料によって異なります。一律の数値はありません。仕様書の記載内容だけに頼るのではなく、サプライヤーに文書化された品質管理プロセスと、可能であれば実際の部品を使ったサンプル切削を依頼してください。
Q：5軸加工センターでも、標準的な3軸加工は可能ですか？
A：はい。回転軸をロックすることで、5軸加工機を高性能な3軸加工機に変えることができるため、複雑な加工の合間に遊休状態にしておく必要がなくなります。そのため、初期費用が高くても、様々な作業量を抱える工場にとっては導入のメリットが大きくなりやすいのです。
適切な5軸加工センターを選ぶには、実際の部品に合わせて4つの要素を考慮する必要があります。それは、構造、同時切削が必要な作業の割合とインデックス付き3+2切削が必要な作業の割合、生産量、そして請求書だけでなく、機械の耐用年数全体にわたる実際のコストです。
再設定の手間を省くことで、時間、精度、そして利益率を確保できます。ただし、それは機械が実際にあなたの業務内容に合致している場合に限ります。仕様書に記載されている数値が最大であれば良いというわけではありません。
図面をお送りください。弊社が販売したいものだけでなく、お客様に最適な構成を見つけるお手伝いをいたします。
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