CNC加工は、ほとんどの生産工程で使用される方法であり、多くの産業で広く利用されています。CNCは「コンピュータ数値制御」の略で、単一のコンピュータまたは複数のコンピュータを使用して、産業用ユニット、ルーター、旋盤などのさまざまな機械装置を制御する技術です。
コンピュータ数値制御（CNC）は、高精度な工具を正確かつ費用対効果の高い方法で製造できる切削加工法です。CNC加工では、プラスチック、金属、複合材料などの素材から、トリミング部品を用いてワークピースから大量の原材料を除去し、高精度な完成品を作り出します。
CNC加工とは、コンピュータ制御の機械装置を用いて、コンクリートなどの生の材料を異なる形状に加工する方法です。この方法は、CAM（コンピュータ支援製造）またはCAD（コンピュータ支援設計）と呼ばれる、Gコードを作成するためのソフトウェアで作成されたデジタルコマンドに依存しています。CNCマシンのコントローラは、これらのコードを数値ポイントとして読み取り、加工手順を最初から最後まで実行します。
近年、既存設備を運用する企業は、3軸から5軸、さらには9軸といった多軸CNC加工への移行において、多くの選択肢を持っています。それぞれのグループの主な違いは何でしょうか？この記事では、2種類の商用CNC加工（3軸と5軸）の主な類似点と相違点をまとめ、どちらを優先的に使用すべきかについて説明します。
CNCマシンの全種類
CNCマシンには全部で10種類あります。それぞれの名称は以下のとおりです。
- CNCミリングマシン
- CNC旋盤
- CNCの鋭い機械
- CNCレーザー切断機
- CNC研削盤
- CNCウォータージェット切断機
- CNCプラズマ切断機
- CNC放電加工機
- CNCルーターマシン
- 3Dプリンタ
5軸CNCマシンとは何ですか?
5軸加工とは、CNC加工を用いて切削対象物や異なる部品を5つの反対方向の軸に沿って同時に移動させる加工方法です。5軸加工は非常に複雑な部品の製造を可能にするため、特に航空宇宙分野で広く用いられています。5軸CNC加工の普及に大きく貢献した要因の一つは、加工技術の習熟度を高め、実際の加工開始から完了までの所要時間を短縮したいというニーズです。
ボードや切削片を回転させることで、加工対象物を保持する部分による詰まりを防ぐことができ、部品形状への迅速なアクセスが可能になるという利点があります。最終的に、ボードや切削片を回転させて最適な切削位置と安定した切削量を維持することで、加工対象物の寿命が延びます。
5軸加工機は、ツールが回転する5つの反対方向（X、Y、Z、A、B）に移動できる装置に依存しています。
5軸加工機の種類
5軸CNCマシンには、時間を大幅に節約し、現代的な手法を強化できる様々な利点があります。これらのマシンは、ますます拡大する製造業のニーズを満たすために、様々なタイプが用意されています。5軸CNCマシンの個々の違いは、回転軸の調整方法にあります。回転軸には、テーブル/テーブル、ヘッド/ヘッド、テーブル/ヘッドの3種類があります。
1-ヘッド/ヘッド
この種のCNCマシンの回転軸はヘッド部に配置されています。特定のプラットフォーム上に5軸の頂点を備え、ワークピースを固定するテーブル上を移動します。そのため、マシン軸ヘッドの工具干渉を心配する必要はありません。これにより、頂点が特定のワークピースの周囲を移動できるため、5軸CNCマシンは大型部品の製造に最適です。設計上、回転軸と傾斜軸の可動範囲は通常制限されています。
2-表/表
ここでは、回転軸がすべてテーブルの中央に配置され、回転軸の可動範囲が調整されています。回転軸の半径には制限がありません。このタイプの機械調整装置は、他のタイプに比べてカバーが小さくなっています。他のタイプは、高速動作を実現するために専用のモーターで組み立てられています。
3テーブル/ヘッド
このタイプの機械構造では、回転軸の1つが回転テーブル内に、もう1つがヘッド内に配置されています。回転軸はヘッド内にあり、半径が制限されていますが、回転軸はテーブル上に設置されており、その可動範囲は広くなっています。加工対象物は回転軸上で停止するため、この調整は製造可能な製品数に制限されます。このタイプの構造がヘッド/ヘッド型よりもわずかに優れている点は、特定の制御位置に到達することを気にせずに、装置を頻繁に回転させることができることです。
5軸CNC加工サービス
5軸CNCマシンは、複雑な形状や時間制約のある加工ツールにおいて、比類のない加工性とスピードを提供します。MS Machiningの熟練チームは、迅速なプロトタイプ作成から最終用途向け寸法まで、安全性が重視される用途において、お客様のアイデアを実現するお手伝いをいたします。MS Machiningの5軸フライス加工能力により、複雑な形状の特定の部品を製造することが可能です。
4軸および5軸CNC加工サービスの詳細については、CNC加工サービスページをご覧ください。リンクは以下のとおりです。https: //ms-machining.com/contact-us/
専門家との連絡
5軸CNCマシンのプロセス
5軸加工とは、CNC加工の構造の一つで、切削工具が従来の3軸ではなく5軸に沿って移動できる構造のことである。
では、その仕組みについて説明しましょう。3軸CNCマシンでは、軸が上下左右、前後に動きます。5軸マシンは、この3軸動作に加えて、静止状態で2つの異なる軸を備えています。つまり、テーブルが2つの異なる軸を中心に左右に揺れるか、スピンドル自体が2つの軸を中心に回転するかのいずれかです。
これらの手順のいずれも、切削工具をワークピースに限りなく多くの方向から近づけることを可能にし、非常に複雑な形状を生成することを可能にする。
また、必要なシステム数も削減できます。切削工具の可動範囲が広がるため、加工者がワークピースを手動で回転させる必要がなくなるからです。これにより、CNC加工全体のスピードが大幅に向上します。
3軸CNC加工機 vs 5軸加工機
3軸加工機と5軸加工機の主な違いは、前者は3軸で加工できるのに対し、後者は5軸で加工できる点です。どちらも柔軟性が高く、コンピュータ制御による再現性の高い製造プロセスであり、同一の部品を迅速かつ費用対効果の高い方法で製造できます。ただし、用途に応じてどちらか一方を選択する場合があります。
天候予測に基づいて作業する場合や、単に水平な天板を切削する必要がある場合は、3軸加工機が最適な方法かもしれません。3軸加工機は5軸加工機よりも柔軟性が高いだけでなく、計画も容易なため、予算重視の専門プログラマーやエンジニアを雇う必要がなく、コストを抑えることができます。さらに、3軸CNC加工では準備時間も短縮できます。
複雑な形状の部品や深みのある部品を製造する必要がある場合は、5軸CNC加工機の使用をお勧めします。5軸CNC加工機を使用すれば、より高い精度、優れた完成度、広い作業自由度、そして大型部品を迅速に製造する能力が得られます。
CNCマシンの部品
CNCマシンは13個の部品で構成されています。それぞれの名称は以下のとおりです。
1-入力デバイス
2-機械制御ユニット
3. 工作機械
4．駆動システム
5. フィードバック機構
6ディスプレイユニット
7ベッドルーム
8-ヘッドストック
9-テールストック
10-テールストッククイル
11個のペダルまたはフットスイッチ
12チャック
13-コントロールパネル
5 軸 CNC 加工の長所
5軸CNC加工は、高い能力と高精度が特長で、ワークピースを一度クランプするだけで加工が完了します。自動車部品や航空機のシステム寸法などの現代的な金型の製造に適しています。5軸CNC加工は、一般製造業で広く使用されており、航空宇宙、軍事、科学研究、計測機器の精度、高精度医療機器の製造などに活用されています。不可能を可能にするハイテク技術であり、あらゆる次元平面や複雑な形状の加工や構築が可能です。複合部品や商業遺産の加工コストを絶対的に削減できるだけでなく、加工生産性を迅速に向上させ、加工ドリフトを低減することもできます。
最適な断片を維持し、切断形状を向上させる
回転テーブルを移動させて、完璧な切削形状を維持すると良いでしょう。また、曲線面を完璧に加工したい場合は、傾斜回転テーブルと逆方向に回転テーブルを回転させる必要があります。このように、5軸CNC加工では、グローブカッターの中心線速度が0にならないようにすることで、より繊細な平面精度を実現できることがわかります。
時間短縮｜製造時間の短縮
5軸CNCマシンは、グローバルなCNC加工センターにおいて、大幅な時間短縮を実現します。ほとんどのCNC加工工場では、部品を5軸で加工する必要があります。5軸CNCフライス加工は、製造工程において迅速かつ効率的な作業を可能にします。独自の構造により、時間とコストの削減に貢献します。そのため、コスト効率に優れた組み合わせとなり、最終製品の市場投入を加速させます。
5軸加工では、カッターを用いて複合金型製造面の垂直状態を維持することで、軸の作用を大幅に向上させることができます。また、5軸加工の概念は、傾斜面を用いた側面フライス加工にも有効であり、球状カッターによるリブ状の線を解消できます。これにより、金型の平面精度が向上し、成形面の清掃に必要な作業量を削減できます。
加工精度の向上
5軸CNCフライス加工では、必要な構造が非常に少ないため、精度が向上します。余分な構造は、欠陥を増やすだけです。また、特定の工具の寿命を延ばすことにも役立ちます。これは主に、切削工具の数を減らすことによる結果です。
5軸加工技術により、複合位置でのワークピースの精密な再配置という課題が解決されました。これにより、加工時間が短縮され、加工許容誤差が大幅に改善されました。また、従来の加工プロセスで必要だった多数の治具製作にかかる高コストも削減されました。5軸加工では、穴あけ、テーパー加工、複合平面の空洞加工など、従来の加工プロセスでは不可能だった複合部品の加工も可能です。
標準平面仕上げ｜複合形状
このタイプの配置は、標準的な仕上がりの平面を製作するのにも役立ちます。部品の位置は、5軸加工機の切削装置に非常に近い位置にあります。後方の2軸を使用することで、振動の少ない小型の切削工具を使用できるため、標準的な平面仕上げを実現できます。
5軸CNCマシンのもう一つの利点は、複合形状の切削が可能であることです。複数の部品を5軸すべてで加工する場合、これらの調整における追加的な開発により、生産方向や曲線に対応できる余地が生まれます。従来は、追加のフォーマットや個別の治具が必要でした。
高い製造生産性
5軸加工は、加工時間と追加部品の加工時間を効果的に短縮できます。軸速度と送り速度の半径が大きいため、機械は大きな切削寸法を確実に実行できます。5軸加工は高速加工の時代に突入しています。5軸加工の迅速な動作と位置決め、そして高速切削加工により、半製品のターンアラウンドタイムが短縮され、生産効率と精度が向上します。
異議申し立てなし
5軸CNCマシンを所有している工場は多くありません。このマシンを導入することで、製造サービスにおいて競合他社を大きくリードすることができます。競合他社には提供できないものを顧客に提供できるのです。ぜひこのタイプのマシンを試してみて、構造の安定性、生産性、製品の品質向上といったメリットを実感してください。
5軸CNCマシンのデメリット
組立・製造業界では、5軸CNC技術の利点と価値が広く認識されています。複雑な部品の設計・組立で問題に直面すると、人々は5軸CNC加工技術に目を向けます。CNCマシンの中心的なハイテク条件は、多軸、高速、優れた柔軟性、高出力であり、関連する数値の要求は主に3軸から5軸です。しかし、CNC加工製造において、5軸加工の適用は、以下の理由から、私たちが想定するほど大きくはありません。
価格が高すぎる
一方では、5軸加工機の購入費用と必要なソフトウェアの費用が高額であり、これは標準的な3軸CNC加工センターの費用よりもはるかに高い。他方では、装置自体のメンテナンスが汎用機よりも困難である。これらの点からも、5軸加工部品の価格は標準的な3軸CNC加工よりもはるかに高くなることがわかる。
複雑で骨の折れるプログラミング
5軸CNC加工は3軸加工とは逆で、3つの直線運動に加えて2つの回転運動が複雑に絡み合っています。人工的な動きの次元方向は複雑で概念的であり、視覚化や理解が難しい場合がほとんどです。例えば、必要な自由空間を確保するために、相互に関連する多数の修正や複合的な幾何学的力を考慮する必要があります。また、干渉や衝突を防ぎ、適切な補間運動量などを決定するために、各軸の動きの相互関係を評価する必要があります。加工精度と平面の標準を保証するためには、プログラミングの複雑さがさらに顕著になります。
機械工に対する高い機械的要求
5軸CNC加工は最新の製造技術であり、その現代的なアプローチには高度なスキルが求められます。独自のプログラミングから加工操作まで、従来の3軸加工機とは全く異なります。そのため、高度な技術を持つ機械加工技術者が必要となり、結果として人件費が高額になります。