複雑な金属部品には、必ずしも 5 軸 CNC 機械が必要というわけではありません。

これは、メーカーが複雑な金属部品用の CNC マシンを探し始めるときに最もよくある誤解の 1 つです。

パーツは次のような理由から複雑であるとみなされる場合があります。

複数の加工面

深いポケット

斜めの穴

曲面

薄い壁

厳しい公差

-アクセスしにくい-機能

複雑な輪郭

機能の方向性における大きな違い

ただし、適切な機械は、部品の製造が難しい理由によって異なります。

複数の平面を持つコンポーネントには、適切な治具を備えた 3 軸マシニング センターのみが必要な場合があります。

複合曲面を備えた別のコンポーネントは、同時 5 軸加工から真の恩恵を受ける可能性があります。

したがって、最初の質問は次のようなものであってはなりません。

「5 軸 CNC マシンは必要ですか?」

それは次のようになります:

「この部品の機械加工を困難にしているのは何ですか?また、その困難を取り除く機械構成は何ですか?」

このアプローチは、より実用的な CNC マシンの選択につながります。

1. 軸の数ではなく部品から始める

CNC マシンを比較する前に、実際の部品の図面または 3D モデルを確認してください。

識別する：

全体の寸法

材料

加工面数

最も深いフィーチャ

必要最小限の工具

最も厳しい公差

角度のある特徴

曲面

内部空洞

ワークホールディング要件

次に、複雑さを 3 つの基本的な質問に分割します。

ツールはその機能に到達できるでしょうか?

そうでない場合は、問題により追加の軸または別の治具が必要になる可能性があります。

部品を正確に保持できますか?

ワークピースの取り外しと位置変更を繰り返し行う必要がある場合、セットアップの精度が問題になります。

必要な許容誤差を維持できますか?

複数のセットアップで位置合わせエラーが発生する場合は、1 つのセットアップでより多くの機能を完了できるマシン構成が有益な場合があります。

これは、「複雑な部品の CNC マシン」として宣伝されているマシンを単に探すよりも、はるかに優れた出発点です。

2. 複雑な形状と複雑なセットアップは同じ問題ではない

2 つの部分は同じように複雑に見えますが、まったく異なるマシンが必要です。

次のような長方形のスチール製ハウジングを考えてみましょう。

前穴

横穴

上部のポケット

底部取り付け面

幾何学自体は難しくないかもしれません。

問題は、フィーチャが複数の側面に配置されていることです。

4 軸または水平加工構成により、ワークピースを取り外して再配置する必要性が軽減されます。

ここで、連続的に湾曲したブレードを備えたインペラを考えてみましょう。

問題はもはや、異なる側からのアクセスだけではありません。

切削工具は、複雑な表面に追従しながら適切な方向を維持する必要があります。

そこで、同時多軸加工がより重要になります。-

したがって、複雑な金属部品用の CNC マシンを選択する前に、その複雑さの原因が次のとおりであるかどうかを確認してください。

ジオメトリ

または

アクセシビリティ

または

設定

または

許容範囲

または

4つすべて。

3. 3 軸 CNC マシンで十分な場合は?

3- 軸立形マシニング センターは、驚くほど広範囲の複雑な外観のコンポーネントを処理できます。

次の場合には十分な場合があります。

ほとんどの表面には一方向からアクセス可能

フィーチャは主作業平面に対して垂直です

コンポーネントは標準治具を使用して機械加工できます

斜めの機能は制限されています

複数のセットアップが可能です

ジオメトリは連続的な工具方向を必要としません

典型的な例は次のとおりです。

マシンブラケット

モーターハウジング

プレート

フランジ

構造コンポーネント

モールドベース

一般機械部品

Dabai の VMC シリーズは、フライス加工、穴あけ、タッピング、輪郭加工、ポケット加工、精密機械加工用に設計されており、さまざまなモデルでさまざまなワークサイズに対応しています。

重要な点は次のとおりです。

パーツの複雑さだけでは、軸を追加することは正当化されません。

3 軸機械が必要なすべての機能を効率的に達成し、必要な公差を維持できる場合、軸を追加しても実用的な利点はほとんどない可能性があります。

4. 4 軸 CNC マシンはいつ役立ちますか?

4 軸マシニング センターは、追加の回転軸を中心にワークピースのインデックスを作成する必要がある場合に役立ちます。

たとえば、シャフト ハウジングでは以下の部分で機械加工が必要になる場合があります。

トップ

フロント

後方

側

部品を何度も取り外す代わりに、回転軸を使用して作業の合間に部品の位置を変更できます。

これにより、以下を削減できます。

手動での再固定-

ワークの位置合わせ

セットアップ時間

位置決めバリエーション

Dabai の 4- 軸 VMC モデルは、特にマルチアングル加工や複雑な部品の製造に適しています。

しかし、重要な違いがあります。

4 軸位置決めは同時 5 軸加工とは異なります。

ツールが一度に 1 つの操作でコンポーネントの異なる側面に到達する必要があるだけの場合は、4 軸のインデックス付けで十分な場合があります。

5. 5 軸 CNC マシンが実際に必要になるのはどのような場合ですか?

5 軸マシニング センターは、切削工具の向きが連続的に変化してワークピースに近づく必要がある場合に、より重要になります。

典型的な例は次のとおりです。

タービンブレード

インペラ

航空宇宙部品

複雑な金型

医療部品

ブレード

深い空洞

複合曲面を持つコンポーネント

Dabai の DV1580L 5- 軸立形マシニング センターは、複雑で高精度の加工アプリケーション向けに同時 5 軸制御を中心に設計されています。

利点は単にマシンに「軸が多い」というだけではありません。

実際的な利点には次のようなものがあります。

セットアップの削減

ツールへのアクセスが向上

表面加工の改善

治具の変更の削減

工具の方向の制御の向上

動作間の位置誤差の減少

本当に複雑な部品の場合、これらの利点はそのままのスピンドル速度よりも重要になる場合があります。

6. 部品に角度のあるフィーチャがあるという理由だけで 5 軸を選択しないでください

角度のある穴には、自動的に 5 軸加工は必要ありません。

たとえば、コンポーネントに複数の固定 30 度の穴が含まれている場合、フィーチャーは以下を使用して機械加工できます。

角度のある固定具

回転軸

4軸割出

専用ツール

問題は、切削中に工具の方向を継続的に変更する必要があるかどうかです。

そうでない場合は、より単純なマシン構成で十分な場合があります。

この区別により、製造業者が実際のプロセスで必要とされるよりも複雑な機械を購入することを防ぐことができます。

7. セットアップの数は最良の選択基準の 1 つです

複雑な部品の CNC マシンを評価する最も実用的な方法の 1 つは、部品に必要なセットアップの回数を見積もることです。

コンポーネントに次のものが必要だとします。

3軸加工機

セットアップ 1 - トップ

2 - フロントをセットアップ

3 - 側のセットアップ

セットアップ 4 - 後部

4 つの個別のセットアップは次のことを意味します。

4 つの治具の配置

4 つの位置合わせ操作

4 つのワーク-オフセット計算

追加検査

追加の取り扱い

ここで、4 軸または 5 軸構成により、これらの機能のほとんどを 1 回のセットアップで完了できると仮定します。

値がすぐに理解しやすくなります。

機械の切断速度が速くなるとは限りません。

パーツの位置を変更する必要がある回数が減ります。

8. セットアップの精度は切断速度よりも重要な場合があります

ワークピースを取り外して再度取り付けるたびに、位置が変動する可能性があります。

これは、複数のフィーチャが相互に位置関係がある場合に特に重要になります。

例えば：

面 A の穴は、面 B に加工されたポケットと位置合わせする必要がある場合があります。

操作の間にコンポーネントが削除され、再配置された場合、2 番目のセットアップの精度が最終結果の一部になります。

両方の機能を 1 つのセットアップで生産できる機械構成により、この変動の原因を減らすことができます。

これは、4 軸または 5 軸加工を検討する最も強力な実際的な理由の 1 つです。

9. 多くの場合、実際の問題はツールへのアクセスにあります

複雑なキャビティは機械の移動範囲内に完全に収まる場合がありますが、それでも加工は困難です。

なぜ？

工具が有効な角度で表面に近づくことができないためです。

考えられる影響は次のとおりです。

長い工具オーバーハング

工具干渉

表面仕上げが悪い

過度の振動

限られた切込み深さ

材料の除去が難しい

軸を追加すると、ツールの方向が変更され、アクセスが向上します。

これは、深いキャビティや曲面の場合に特に重要です。

したがって、複雑な金属部品の CNC マシンを評価する場合は、次のことを確認してください。

機械は工具を必要な場所に配置できますか?

単に:

機械には十分な XYZ 移動量がありますか?

10. 深いキャビティでは機械の移動以上のものが必要

ワークピースにキャビティがあるとします。

奥行き250mm

Z 移動量が 500 mm の機械は、技術的には部品に対応できる可能性があります。

しかし、それはキャビティを効果的に加工できることを意味するものではありません。

次のことも考慮する必要があります。

工具長さ

工具径

スピンドルノーズクリアランス

ツールホルダーの寸法

壁干渉

必要な工具角度

ワーク保持高さ

長い工具は底まで到達しても不安定になる場合があります。

これにより、以下が作成される可能性があります。

おしゃべり

表面仕上げが悪い

工具のたわみ

寸法誤差

したがって、複雑な部品の機械を選択するには、軸の移動だけでなく、工具のアクセスしやすさも考慮する必要があります。

11. 薄肉部品には剛性とプロセス制御が必要-

一部の複雑な金属コンポーネントは、粗加工後に壁が非常に薄くなるために困難です。

例としては次のものが挙げられます。

航空宇宙構造物

軽量ハウジング

自動車部品

アルミブラケット

課題は単に表面に到達することではありません。

材料が除去されると、ワークピース自体の剛性が低下します。

優れた構造剛性を備えた機械は、より安定した切削プラットフォームを提供できますが、工具、ワークホールディング、切削戦略、およびツールパスも重要になります。

このため、機械は加工システム全体の一部として評価される必要があります。

12. 厳しい公差により機械の選択が変わる

部品は幾何学的に単純であっても、公差が厳しいため依然として難しい場合があります。

例えば：

寸法公差±0.01mm

タイトな穴の位置

平坦度の要件

平行度

直角度

輪郭公差

このような場合、機械の精度は 1 つの要素にすぎません。

次のことも考慮する必要があります。

熱安定性

主軸精度

軸位置決め精度

再現性

機械剛性

ツールの状態

ワークホールディング

環境条件

たとえば、Dabai が公開した CNC ターニング センターの資料では、長期精度に影響を与える要因として、熱膨張、剛性、サーボの動作、補償について説明しています。-精密機械加工装置を評価する場合にも、同じ一般原則が当てはまります。つまり、精度は仕様書上の単一の数値ではなく、システムの特性です。

13. 切削が困難になるにつれて機械の剛性が重要になる

複雑な形状では、小さな工具や長い工具ホルダーが必要になることがよくあります。

これにより、切断システムが振動に対してより敏感になる可能性があります。

機械構造の剛性が十分でない場合、切削パラメータを増やすと次のような問題が発生する可能性があります。

おしゃべり

工具のたわみ

表面仕上げが悪い

寸法変化

工具寿命の短縮

これは、機械加工を行う場合に特に重要です。

ステンレス鋼

チタン

焼入鋼

ニッケル合金

大型のスチール製コンポーネント

したがって、複雑な金属部品用の CNC マシンを軸数だけで選択すべきではありません。

構造剛性は切削負荷に適合する必要があります。

14. スピンドル速度は材料とツールに一致する必要があります

複雑な部品では、多くの場合、荒加工ツールと仕上げツールを組み合わせて使用​​する必要があります。

例えば：

荒加工:

大径超硬カッター-

中仕上げ:{0}}

中径ボールノーズカッター-

仕上げ：

小型ボールノーズカッター

これらの工具は、非常に異なる主軸速度を必要とする場合があります。

したがって、機械には実際のツーリングに適合する主軸構成が必要です。

アルミニウムの複合コンポーネントの場合、スピンドル速度を高くすると便利な場合があります。

重鋼の荒加工では、スピンドルのトルクがより重要になる場合があります。

正しいスピンドルは次によって決定されます。

材質 + 工具径 + 切削速度 + 切削荷重

最大 RPM のみによるものではありません。

15. 複雑な部品ではツールマガジンの容量が重要

複雑な部品には、単純なコンポーネントよりも多くのツールが必要になることがよくあります。

単一のコンポーネントには次のものが必要になる場合があります。

フェイスミル

ラフィングエンドミル

仕上げ用エンドミル

ボールノーズカッター

ドリル

リーマー

タップ

面取りツール

ボーリング工具

機械に十分な工具能力がない場合、オペレータは工具を交換するために加工サイクルを停止する必要がある場合があります。

Dabai の VMC シリーズには自動ツール チェンジャが含まれており、DV855L/Z には 24- ツール マガジンが付属しています。より大型のガントリー装置は、より大型のツールマガジン構成もサポートします。

複雑な部品の場合は、単に利用可能な最大のマガジンを選択するのではなく、完全な加工プロセスに基づいて工具容量を選択してください。

16. 部品を水平に加工する必要があるかどうかを検討する

横型マシニング センターは、コンポーネントに機械加工が必要な面が複数ある場合に役立ちます。

水平方向のスピンドルの向きは、深いキャビティでの切りくずの排出にも役立ちます。

この構成は以下に関連する可能性があります。

ギアボックスハウジング

ポンプ本体

バルブ本体

エンジンコンポーネント

大型の機械ハウジング

重要な質問は次のとおりです。

水平加工によりセットアップの数が減りますか、それとも重要な機能へのアクセスが向上しますか?

「はい」の場合、HMC には実際的な利点がある可能性があります。

部品が主に上面に特徴のある平板である場合は、立形マシニング センターがより簡単な選択肢となる可能性があります。{0}}

17. 大型で複雑な部品にはガントリー マシニング センターが必要な場合がある

複雑さは必ずしも小さな次元に関するものではありません。

大型の構造コンポーネントには次のものが必要になる場合があります。

長いXトラベル

大きなYトラベル

高い Z クリアランス

重いワークの処理能力

高い構造剛性

この状況では、従来の VMC よりもガントリーマシニングセンタの方が適している可能性があります。

Dabai のガントリー製品には大型の機械も含まれています。-たとえば、公開されている G2019Z の仕様には、X トラベルが約 2000 mm、Y トラベルが 1900 mm、Z トラベルが 800 mm、テーブルが 2200 × 1600 mm、最大荷重が 4.5 トンと記載されています。

重要な点は、大規模なパーツの選択にはバランスが必要であるということです。-

作業範囲 + ワークピース重量 + ツールアクセス + 剛性 + スピンドル能力。

18.ワークホールディングを無視しないでください

複雑な CNC マシンではワーク保持力の低下を補うことはできません。

難しい部品の場合、治具は次のことを行う必要がある場合があります。

複数の顔へのアクセスを提供する

振動を最小限に抑える

薄い壁をサポート

再現可能な位置決めを維持する

工具の干渉を避ける

クーラントと切りくずの排出を可能にする

これは、4 軸および 5 軸加工の場合に特に重要になります。

回転運動を妨げたり、干渉を生じたりする固定具は、追加軸の利点の多くを失わせる可能性があります。

したがって、機械の選択は、意図したワーク保持方法と併せて行う必要があります。

19. 1 つのセットアップが常に優れているとは限りません

1 回のセットアップで一部を完了できるのは魅力的に思えます。

しかし、それが自動的に正しい解決策になるわけではありません。

一部の部品は、1 つの非常に複雑な治具で加工するよりも、2 つまたは 3 つの安定したセットアップで加工する方が簡単です。

たとえば、大規模なコンポーネントを単一のセットアップに強制的に組み込むには、次のことが必要になる場合があります。

複雑なクランプ

ツールへのアクセスが難しい

長いツールエクステンション

剛性の低下

切りくず排出が困難

実際には、より単純な 2 つのセットアップ プロセスの方が安定している可能性があります。-

目標は次のようなものではありません。

いかなるコストでも最小限のセットアップ数。

目標は次のとおりです。

アクセスしやすさ、剛性、精度、生産効率を維持しながら、実用的なセットアップ回数を最小限に抑えます。

20. マシンが複雑になるにつれて、CAM ソフトウェアの重要性が高まる

3 軸加工機は、多くの場合、比較的単純なツールパスでプログラムできます。

4 軸および 5 軸加工に移行するにつれて、CAM プログラミングがますます重要になります。

このプロセスでは次のことが必要になる場合があります。

多軸ツールパス-

衝突チェック

ツール-軸の制御

マシンシミュレーション

ポストプロセッサ検証-

ホルダーと治具の干渉チェック

適切なプログラミング ワークフローがなければ、有能な 5 軸マシンでも期待される生産上のメリットが得られない可能性があります。

したがって、5 軸マシニング センターを購入する場合は、機械のハードウェアだけでなく、デジタル ワークフロー全体を考慮してください。

21. 3+2 の加工についてはどうですか?

以下の間には重要な違いがあります。

3+2 加工

そして

同時5軸加工。

3+2 加工では、回転軸がワークピースまたは工具を固定角度に配置し、その後 3 つの直線軸を使用して切削操作を進めます。

これは次の場合に役立ちます。

斜めの穴

傾斜面

多面加工-

複雑な器具の向き

同時5軸加工では、切削中に複数の軸を連続的に調整します。

これは次の場合にさらに便利です。

複合曲面

ブレード

インペラ

複雑な金型

連続した 3D サーフェス

パーツが異なる固定方向のみを必要とする場合、3+2 戦略は、連続的な同時動作を必要とせずに必要な機能を提供する可能性があります。

22. 3 軸、4 軸、5 軸の決定方法

実際の意思決定プロセスは次のとおりです。

次の場合に 3 軸を選択します。

ほとんどの機能には一方向からアクセスできます

複数のセットアップが可能です

ジオメトリは主に角柱状です

ツールの方向は重要ではありません

次の場合は 4 軸を検討してください。

いくつかの面に加工が必要です

回転位置決めによりセットアップを削減可能

パーツにはインデックス付きフィーチャーがあります

標準の回転治具でアクセスの問題を解決できます

次の場合は 5 軸を検討してください。

工具の方向は継続的に変化する必要がある

部品には複合曲面があります

複数のセットアップにより精度に重大な問題が発生する

深い部分や難しい部分には角度を付けてアクセスする必要があります

複雑な形状により従来の加工が非効率的になる

重要な言葉は「考慮」です。

最終的な決定は、実際の部品と加工プロセスから判断する必要があります。

23. 例: 複雑なアルミニウム筐体

次のようなアルミニウム製ハウジングを想像してください。

内ポケット

側面取り付け穴

角度付きポート

薄い壁

曲面の外面

3 軸機械でも部品を製造できる場合がありますが、複数の治具が必要になる場合があります。

4 軸構成では、側面の機能をより効率的に処理できます。

曲面や角度のあるフィーチャで連続的な工具の向きが必要な場合は、5 軸加工機が適している可能性があります。

正しい答えは実際のジオメトリによって異なります。

このため、機械サプライヤーは機械を推奨する前に部品図または 3D モデルを確認することが理想的です。

24. 例: 複雑な鋼製バルブ本体

バルブ本体には以下が含まれる場合があります。

複数の交差する穴

内部通路

角度付きポート

シール面

ネジ付きフィーチャー

ここでの主な問題は、自由曲面加工ではなく、フィーチャーへのアクセスである可能性があります。{0}}

横型マシニング センターまたは多軸セットアップにより、治具の交換回数が減る可能性があります。-

ただし、鋼の切断では大きな負荷がかかる可能性があるため、スピンドルには十分なトルクと剛性も必要です。

この例は、「複雑な部品」が自動的に「5 軸」を意味しない理由を示しています。

25. 例: インペラまたはブレード

次にインペラを考えてみましょう。

ジオメトリには次のものが含まれます。

湾曲した刃

狭い通路

複合表面

工具の方向を継続的に変更する

従来の 3 軸プロセスでは、多くのセットアップと特殊な治具が必要になる場合があります。

同時 5 軸マシニング センターは、曲線形状に追従しながら工具の方向を維持できます。

ここでは、追加の軸が加工の問題に直接対処します。

これは、単にいくつかの角度のある穴を設けるよりも、5 軸加工にとってより強力なケースです。

26. どのマシンの仕様を比較する必要がありますか?

複雑な金属部品用の CNC マシンを選択する場合は、以下だけを比較しないでください。

X/Y/Z移動量

そして

スピンドル速度。

以下も比較してください。

軸構成

3軸 / 4軸 / 5軸

回転能力

回転テーブルのサイズ、負荷容量、位置決め精度

スピンドル

速度、パワー、トルク、テーパー、ツールインターフェース

作業範囲

実際のワーク周囲の移動量とクリアランス

テーブル

サイズ、負荷容量、T{0}}スロット構成

ツールマガジン

容量とツールのサイズ制限-

機械剛性

構造、案内面、主軸サポート

正確さ

位置決めと再現性

コントロール

先読み、内挿、探索、多軸機能-

チップ管理

深い虫歯の場合は特に重要

これらの仕様は、独立して評価するのではなく、パーツに対して評価する必要があります。

27. 部品図は一般的なマシン要件よりも有用です

CNC 機械サプライヤーに次のリクエストを送信する代わりに、次のようにします。

「複雑な部品を製造するには高精度の CNC マシンが必要です。」-

送信：

3Dモデル

2D図面

材料

部品寸法

最大ワーク重量

クリティカル許容差

表面仕上げ要件

年間生産量

現在の加工工程

既存の機械の問題点

これにより、CNC 機械メーカーは以下を評価できるようになります。

必要なマシン構成

軸数

作業範囲

スピンドルの要件

ツールへのアクセス

治具の配置

予想されるセットアップ数

これは、いくつかの見出しの仕様に基づいてカタログからマシンを選択するよりもはるかに便利です。

28. 実用的な選択チェックリスト

複雑な金属部品用の CNC マシンを購入する前に、次の質問に答えてください。

見積もりを依頼する前にこれらの質問に回答すると、機械の選択がより正確になります。

29. 最も重要な質問: どのような問題を解決しようとしていますか?

複雑な金属部品用の CNC マシニング センターを選択するときは、現在のボトルネックを特定してください。

問題が次のような場合:

設定が多すぎる

→ 4軸、5軸、横型加工をご検討ください。

問題が次のような場合:

ツールへのアクセスが不十分

→ 追加の回転軸または異なるスピンドル方向を検討してください。

問題が次のような場合:

おしゃべり

→ 剛性、ツーリング、ワークホールディング、および切削パラメータに焦点を当てます。

問題が次のような場合:

厳しい寸法公差

→ 機械の精度、熱安定性、再現性、プロービング、プロセス制御に重点を置きます。

問題が次のような場合:

長い加工時間

→ ツールパス戦略、主軸能力、送り速度、工具交換、操作回数を分析します。

問題が次のような場合:

大型ワーク

→ ガントリーまたは大型マシニング センターを評価します。-

この問題第一のアプローチは、単に「複雑な部品に最適な」CNC マシンを尋ねるよりもはるかに便利です。{0}

最終: 実際の加工問題を解決する機械の選択

複雑な金属部品には、自動的に最先端の CNC マシンが必要になるわけではありません。

正しい選択は、部品の製造を困難にする要因によって異なります。

アクセスしやすい機能を備えた比較的単純なコンポーネントの場合は、3 軸立形マシニング センターで十分な場合があります。

複数の割り出し面が必要な部品の場合、4 軸 CNC 機械を使用すると、ワークの位置変更を減らすことができます。

複雑な曲面、困難な工具アクセス、および複数のセットアップにより精度や効率の問題が生じる部品の場合、5 軸マシニング センターはプロセス上の大きな利点を提供します。

大きくて重いコンポーネントの場合は、ガントリー マシニング センターの方が適している場合があります。

ハウジングや同様のコンポーネントの多面生産の場合、横型マシニング センターを使用するとセットアップが減り、アクセスしやすくなる場合があります。{0}

重要なのは以下と一致することです。

部品形状 → 工具アクセス → セットアップ数 → 精度 → ワークホールディング → 主軸 → 機械構成

単に軸数が多い、またはスピンドルが大きいという理由だけで機械を選択するのではなく、

Dabai Precision Machine Tool は、立型マシニング センター、4- 軸マシニング センター、5 軸マシニング センター、横型マシニング センター、ガントリー マシニング センターを提供しており、部品のサイズ、形状、切削要件、生産プロセスに応じて機械構成を選択できます。現在の製品範囲には、特に複雑で高精度の加工に適したモデルが含まれています。