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多軸加工とその利点を理解する

Dec 24, 2024

多軸 CNC マシンは、これまでにない業界を形成しました。その精度と機能のおかげで、企業はより複雑な部品を高精度でより快適に製造できるようになります。

これらの機械の進歩により、従来の機械加工よりも優れたいくつかの利点がもたらされました。生産時の精度が向上するだけでなく、必要とする人に独自の特典や利点を提供する可能性のあるさまざまなタイプが存在します。

利点について詳しく説明する前に、多軸 CNC マシンが実際にはどのようなものかを説明しましょう。

 

多軸加工とは何ですか?

多軸CNCマシン は、複数の軸を使用する CNC マシンの一種です。これらの軸を使用すると、より複雑な部品の製造が可能になります。

軸が多いほど精度が向上する可能性がありますが、これらの機械にはいくつかの課題があります。マシンが複雑になるほど、プログラミングも複雑になります。これらの機械を操作するには、経験豊富なオペレーターのスキルも必要です。

多軸機械には、3 軸、4 軸、5 軸、および 5 軸以上の軸が含まれる場合があります。存在する軸の数が多いほど、製造時の精度が向上します。これは、精度が重要な複雑な部品の作成に役立ちます。

企業はその能力を活用して、医療、航空、航空宇宙などを含む多くの業界をサポートできる可能性があります。

従来の機械加工とどう違うのか

多軸 CNC 機械は、従来の機械加工と比較すると際立っています。しかし、より深く理解するために、それぞれについてさらに詳しく説明しましょう。

製造業界では、従来の CNC マシンが長い間使用されてきました。その耐久性と高品質な作業を実現する能力によって、その長年にわたる存在が可能になりました。ただし、問題は制限です。

従来の CNC マシンは、3 つの直線軸の使用のみに厳密に制限されています。これらの軸 (X、Y、Z) は、部品を成形するために切削工具を移動させることができます。従来の CNC マシンはその構造上、複雑で精密な部品の製造には適していない場合があります。

そこで、アップグレードとなる多軸CNC機械があります。これらの機械は回転軸を利用して、より複雑な部品を高精度で成形できます。多軸 CNC マシンを使用すると、部品の曲面形状、アンダーカット、その他の特定の形状の詳細を作成することができます。

したがって、従来の CNC マシンと比較すると、多軸 CNC はパフォーマンス、精度、機能において優れています。

 

仕組み

多軸 CNC 機械は 3 つの回転軸を動かすことによって動作します。 3 軸以上を使用すると、切削工具はより柔軟に動くことができます。切削工具の機敏な動きにより、複雑な部品の所望の形状や形状を作成することができます。

より精密な部品を作成するには、より多くの軸を使用する必要があります。そのため、優れた精度と詳細が必要な部品を作成するために、5 軸以上の CNC マシンが存在します。

多軸加工の主要コンポーネント

多軸 CNC マシンのコンポーネントは、軸の数に関係なく同じです。

切削工具

これは CNC マシンの最も重要なコンポーネントの 1 つです。ご存知のとおり、切削工具は目的の形状を形作る役割を担う部品です。ワークを切断し、不要な材料を除去します。機械により刃具の形状が異なる場合があります。

スピンドルズ

多軸 CNC マシンには、いわゆるスピンドルも付いています。メインスピンドルとピックオフスピンドルがあります。メインスピンドル、または CNC スピンドルは、切削工具をつかんで回転させるコンポーネントです。加工速度と精度を決める部分です。

メインスピンドルとは別に、ピックオフスピンドルがあります。このサブスピンドルが代わりに部品を保持しています。作業中、パーツは最も安定した位置にある必要があります。サブスピンドルはそれらを保持するのに役立ちます。 C 軸で回転することもでき、ヘッドは Z 軸に沿って移動します。

CNC制御盤

CNC マシンを実行するには、特定のプログラミングが必要です。これを行うには、オペレータはプログラムを CNC コントロール パネルに入力する必要があります。

オペレーターがプログラムを設定して実行する部分です。プログラムを自動的に実行する以外に、制御マシンはオペレーターが手動で切削工具をガイドできる機能も提供する場合があります。

さまざまな種類の多軸加工

多軸加工に関しては、独自の機能と利点を持ついくつかのタイプがあることがわかります。ただし、企業は同様に検討する必要がある欠点もあります。

軸が多いほど、それに伴いいくつかの課題が生じる可能性があるため、一般的には必ずしも良いとは限りません。以下の表は、いくつかの多軸 CNC マシンの長所と短所を示しています。

 

3 軸 CNC マシン

4 軸 CNC マシン

5 軸 CNC マシン

5 軸 CNC マシンを超えて

説明

3 軸 CNC マシンは多軸 CNC マシンの基本形式であり、他のオプションと比較して手頃な価格であるためによく選ばれます。

 

このマシンを使用すると、企業はより安価な価格で良い結果を達成できる可能性があります。

 

これは多軸機械の一部ではありますが、ワークピースは静止しているため、技術的には当てはまりません。それを念頭に置いて、機械はワークピースを調整することなく動作できます。

このマシンと 3 軸 CNC マシンの違いは追加軸です。

 

この些細な追加のため、大幅なスペックの向上は期待できませんでした。結局のところ、ワークピースはまだ静止しています。

 

ただし、より複雑な作品を作成する場合には、少なくとも 4 番目の軸からより良い結果が期待できます。

 

 

多軸加工に関しては、これも人気のあるオプションです。

 

より優れた機能を備えた 5 軸 CNC マシンは、さまざまな業界をサポートする信頼できる機械としてよく選ばれます。

 

5 軸 CNC マシンのアップグレードは、ほとんど異なるものと言えるほど重要です。

 

X、Y、Z 軸の他に、より複雑な部品の成形に役立つ 2 つの追加軸があります。

5 軸を超える CNC マシンは、基本的な生産には過剰です。

 

複雑な部品に対して極めて高い精度を提供できます。

 

非常に複雑で精密な部品を作成する必要がある業界は、常にこれらの CNC マシンの恩恵を受けることができます。

 

これらの CNC マシンには 6 軸、7 軸、8 軸などが搭載されている場合があります。軸が高くなるほど、部品の精度が高くなります。

利点

他の多軸加工機に比べて価格もお手頃です

ベーシックな多軸加工機として精度が高い

ツールは扱いやすいほどシンプルです

2D ベース上に角度のあるフィーチャを作成できます。

3軸CNC機械よりも精度が高くなります。

ワークピースの複数の面を操作できるため、生産速度が大幅に向上します。

3次元パーツを作成できる場合があります

サイクルタイムが短くなります

スループットが優れています

ツールのリーチが向上します

軸数の少ない他の CNC マシンと比較して、極めて高い精度を実現します。

加工時間が半分に短縮されます。

生産スループットを2倍にすることができます。

短所

この機械は他の多軸機械に比べて精度が低いため、複雑な部品の製造には対応できません。

複数のワークを加工することはできません

製造プロセスが遅いため、大量生産のために生産速度を維持する必要がある企業には適していません。

3 軸 CNC マシンと比較した場合、新たな利点はありません

 

機械は非常に高価になる場合があります。

スムーズな動作を維持するには頻繁なメンテナンスが必要です

経験豊富なオペレーターが必要

非常に複雑なプログラミングが必要

本当に高価です

適切に動作するには、より経験豊富なオペレーターとより複雑なプログラミングが必要です。

 

多軸加工があなたのビジネスに何をもたらすことができるか

多軸 CNC 機械は、さまざまな業界にさまざまな利点をもたらします。より高い精度への需要が高まるにつれ、多軸 CNC マシンへの投資は、高品質でより精度の高い製品で需要を満たすのに役立つ可能性があります。

より高い精度

複数の角度で動作できる軸を使用すると、高精度の部品を作成することが可能になります。この技術は、医療、航空宇宙、航空などのさまざまな業界で必要とされる、より複雑な部品の製造に役立つ可能性があります。

1 つの小さなエラーが悲惨な結果を招く可能性があるため、多軸 CNC マシンは、本当に正確で標準に準拠した部品を提供するのに役立ちます。

さらに、多軸 CNC マシンは、仕様の異なる部品を製造するために複数のセットアップを準備する必要がなくなるため、製造プロセスを簡素化するのにも役立ちます。

企業は 1 台の機械だけを使用して、異なる設計を使用して複数の部品を作成する場合があります。その柔軟性と多用途性は誰にも負けません。

効率の向上

多軸 CNC マシンが提供できるもう 1 つの利点は、全体的な生産効率の向上です。これらの機械を使用すると、サイクル タイムに関するいくつかの問題や、複数の加工システムを使用する必要性が解消される場合があります。

非常に効果的な方法で加工プロセスを合理化できるため、1 台の機械を使用するだけで企業の生産性が向上する可能性があります。自動化により、長期的に良好な生産サイクルを維持することが可能になります。

さらに、手動介入のリスクを軽減するのにも役立ちます。セットアッププロセスが完了すると、多軸 CNC マシンが自動的に動作して、それに応じて部品を作成できます。

複雑なデザインを作成する能力

多軸 CNC マシンは、多用途の軸を備えているため、従来の CNC マシンではほぼ不可能だった複雑な部品を製造できます。この機能により、詳細な形状と輪郭を備えた正確なモデルを作成できます。

軸を同時に動かすことで、切断に関するいくつかの問題も解決できる可能性があります。常に動き続けるため、硬い部分にも手が届き、各部の細部まで作り込むことが可能です。

 

多軸CNC機械の応用例

多軸 CNC マシンの用途は無限です。複雑な部品を作成できる機能は、次のような多くの業界で非常に役立ちます。

航空宇宙および航空産業

これらの業界では高精度の部品が必要となるため、多軸 CNC マシンを使用すると簡単に作業を完了できます。多用途の軸を使用すると、可能な限り最高の精度で部品を作成することが可能になります。

多軸 CNC マシンは、航空機のタービン ブレード、構造要素、エンジン コンポーネントの製造に使用されてきました。

自動車 

部品が仕様に従って正確である必要がある自動車製造業界にも同じことが当てはまります。この機械は、トランスミッション部品、エンジン部品、その他多くの非常に精密な部品を製造することで業界を支援します。

この技術により複雑な部品の作成が可能になるため、機械はニーズを効果的に満たすことができます。

金型・工具製作

はい、多軸 CNC マシンは金型製造業界でも役立ちます。しかし、それらはどのような点で役立つのでしょうか?

CNC マシンは、他の業界でも役立つ金型、工具コンポーネント、金型を製造することで業界に役立つ可能性があります。多軸 CNC マシンの能力により、一定の品質と耐久性を備えたコンポーネントや部品を作成することが可能になります。

健康

多軸 CNC マシンは医療業界で信頼性が高くなります。業界は、多くの人が必要とする医療機器を製造する自社の能力に大きく依存しています。

並外れた精度を備えた多軸 CNC マシンは、補綴物、手術器具、インプラント、歯科器具などの一部の製品に使用できます。

 

多軸の課題

マシンがスムーズに動作するようにするには、いくつかの課題を理解し、克服する必要があります。

投資コスト

最初で最も重要なもの。多軸 CNC マシンは手頃な価格ではない場合があります。そのパフォーマンスと多用途性を考えると、企業は多額の資金を投資する必要があります。ただし、解決策があるかもしれません。詳細については、記事の最後を参照してください。

プログラミング要件

多軸 CNC マシンには非常に多くのプロセスが含まれるため、プログラミングも当然のことながら複雑になります。したがって、これらの機械が意図したとおりに動作し、部品を成形するには、高度なプログラミングが必要になります。

小さな問題が誤動作や部品エラーを引き起こす可能性があるため、プログラミングには間違いがあってはならない。

メンテナンス

他の機械と同様に、多軸 CNC 機械も定期的なメンテナンスが必要です。したがって、企業はメンテナンスのスケジュールを準備する必要があります。適切なメンテナンスは、機械の寿命を延ばし、起こり得る問題を解決するのに役立ちます。

 

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