Maijin は、さまざまなカスタムメイドの CNC 機械加工部品および CNC フライス加工部品、および非標準ファスナーを専門としています。
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Maijin は、さまざまなカスタムメイドの CNC 機械加工部品および CNC フライス加工部品、および非標準ファスナーを専門としています。
精密加工といえば、CNC工作機械のことをご存じでしょう。CNC工作機械は、高精度で公差が極めて狭い部品の製造を可能にします。さらに、標準的な3軸工作機械よりも優れた柔軟性を備えています。しかし、その動作原理と重要性については明確にしておく必要があります。
4軸CNC工作機械は、4つ目の回転動作を実装することで、標準的な3軸システムの能力をはるかに超える性能を発揮します。ワークピースを回転させながら加工するため、物理的な位置変更なしに様々な面を加工できます。様々な面への穴あけや溝加工は、4軸システムを用いることで実用化されています。
一方、5軸CNC工作機械は、機械動作のための追加の制御軸を実装することで、4軸CNC工作機械の機能を拡張します。この補助軸により、切削工具はさまざまな方向から部品にアクセスできます。そのため、航空宇宙産業や医療機器産業において、厳しい公差が求められる複雑な形状の加工には不可欠です。さらに、プロトタイプ部品や詳細なフィーチャ部品を1回の操作で製造できるため、時間の節約とエラー率の低減につながります。では、これらのオプションをより広い視点から見ていきましょう。
高度な4軸CNC技術は、追加の軸によって従来の3軸加工を凌駕しています。3軸工作機械で動作する工具は、X軸（左右移動）、Y軸（前後移動）、Z軸（上下移動）によって動作を実行します。一方、4軸CNC工作機械では、「A軸」と呼ばれる追加の軸が動作に組み込まれています。
A軸機能によりワークピースはX軸を中心に回転するため、手動／オペレーターの介入なしに様々な側面にアクセスできます。機械へのセットアップを一度行うだけで、この回転機能により複数の面にアクセスでき、精度と作業速度の両方が向上します。
4軸CNC工作機械は、あらゆる利点に加え、部品を正確な位置に自動で移動させます。これにより、フィーチャ間のセットアップ変更に伴う手動停止が不要になります。セットアップ時間が短縮され、生産速度が向上するため、中程度の複雑度を持つ部品に最適です。
4 軸 CNC マシンの一般的な利点は次のとおりです。
4軸CNC工作機械の回転能力により、上面、下面、側面に穴が開いたブラケットなど、多面部品を自動で加工できます。4軸CNC工作機械による部品の回転は、工程を中断して位置を変更する必要がないため、手作業による反転よりも高速です。これにより、数千個の部品をより迅速に完成させることができ、総生産時間を短縮できます。
A軸を基準としたワークピースの回転により、工具は各工程で同一の角度位置を繰り返すことができます。自動車製造におけるエンジンブロックの高精度生産には、このセットアップが不可欠です。4軸工作機械は、バッチ生産全体を通して一貫した動作をするため、各ワークピースが正確に揃います。
4軸加工機は複雑な操作を独立して実行できるため、追加の段取り作業が不要になります。段取り作業では、1人の作業員が機械内の部品の位置を維持し、残りの作業はシステムに任せることができます。このアプローチにより、人件費を削減すると同時に、材料への手作業による繰り返しの接触で発生するミスを回避できます。
従来の3軸工作機械では、工具交換と部品の再配置プロセスによって作業が頻繁に中断されます。4軸工作機械システムでは、部品の回転が可能であるため、セットアップの中断が少なくなります。この機能は、ブラケットやタービンブレードなど、異なる方向に要素が配置されている部品の製造において、工具が複数の平面にわたってシームレスに動作する必要がある際に非常に重要になります。
部品の異なる面に複数のフィーチャが散在している場合、4軸CNC加工が必要になります。部品を自動で回転させることで、手作業による反転が不要になるからです。
4軸CNC加工技術は、標準的なフライス加工の限界を超える、中程度の難度を持つ部品に対して最良の結果をもたらします。プレートや構造部品、そしてシンプルな自動車部品の効率的な生産は、4軸加工機を用いることで実現できます。
4軸工作機械が複数の面をワンセットアップで加工することで、部品バッチ生産のスピードアップが可能になります。これは、迅速な市場投入が求められる業界にとって特に大きな価値をもたらします。
したがって、全体として、4 軸マシンを活用することで、高精度が要求される繊細な部品を加工する際の取り扱いミスが軽減されます。
5軸CNC工作機械は、3軸システムに2つの移動軸を追加することで、精密製造技術を向上させます。標準的な3軸工作機械は、X、Y、Z方向の工具移動を可能にし、左右、前後、上下の動きを実現します。追加の5軸工作機械は、A軸とB軸と呼ばれる2つの特殊軸を実装し、操作制御と柔軟性を最大限に高めます。
B軸はY軸を中心とした回転を、A軸はX軸を中心とした回転を可能にします。これらの動作により、機械は複雑な形状や特徴を加工することが可能になります。さらに、複数回のセットアップや部品の再配置も不要になります。
5 軸 CNC マシンの一般的な利点は次のとおりです。
5軸CNC加工システムは、工具を部品のあらゆる位置に移動させることができるため、複雑な形状の製造に最適です。航空宇宙部品や自動車部品は、複雑な設計に標準的な3軸・4軸CNC加工機では対応できない特徴が含まれているため、5軸CNCの恩恵を強く受けます。
この工具は、様々な方向からワークにアプローチできるため、アタック角の安定性に優れています。特に繊細なワークにおける摩耗が軽減されるため、工具寿命が長くなります。工具交換頻度が減るため、生産コストと機械のダウンタイムが削減されます。
5軸加工では、部品は加工プロセス全体を通して静止した位置を維持します。単一の途切れのない加工により、加工プロセス全体を通して、表面全体が一貫した仕上がりになります。この方法は、工具の位置合わせの問題と、工具の再配置によって発生する可能性のある欠陥の両方を最小限に抑えるため、高精度が求められる分野で特に有効です。
5 軸 CNC 加工を使用するケース シナリオをいくつか示します。
複雑なタービンブレードや金型の製造には、従来の加工方法に比べて加工時間を30～40%短縮できる5軸CNC加工が不可欠です。このツールは、様々な位置から部品にアクセスできる柔軟性を備えているため、セットアップ要件を最小限に抑えることができます。
5軸加工は、セットアップ時間を約50～60%短縮します。航空宇宙分野における機械セットアップは、従来の3軸加工における3～5回のセットアップの代替として機能し、生産速度と一貫性の向上につながります。
5軸加工機で製造された部品は、4軸加工機で可能な仕上げ品質を超える表面仕上げを実現できます。この加工プロセスでは工具の動きが中断されないため、生産中の工具痕を最小限に抑えることができます。
航空宇宙分野では、±0.001インチ（0.025 mm）という厳しい公差が求められます。5軸CNC加工は、全体にわたって高精度を効果的に維持できます。加工時に部品の向きを変える必要がないため、寸法安定性が向上します。そのため、位置ずれのリスクを最小限に抑え、厳しい品質要件を満たすことができます。
結論として、4軸CNC工作機械と5軸CNC工作機械はどちらも、航空宇宙、自動車、医療など幅広い分野で応用される、高度で高精度な部品を製造するためのソリューションとして機能します。部品がそれほど複雑ではなく、許容誤差の要件が最小限である場合は、4軸加工が最適な選択肢です。
一方、5軸加工機は、非常に複雑な部品や製品に適しています。5軸加工機は1回のセットアップで複数の面を加工できるため、生産時間を最大25%短縮し、表面仕上げ品質も向上します。ただし、初期投資は通常4軸加工機よりも高額になります。しかし、長期的にはコスト削減につながる可能性があります。したがって、どちらを選択するかは、部品の複雑さ、予算、そして期間によって決まります。
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