5軸加工機の構造別3種を紹介 「回転傾斜テーブル型」「傾斜ヘッド回転テーブル型」「回転傾斜ヘッド型」
金属・部品加工
5軸加工機は、直線軸X・Y・Zの3軸に加えて回転・傾斜の2軸を追加・同期させて、3次元曲面を加工するために、より柔軟な加工方法に対応できるように生まれた加工機です。
加工機は５つの軸の構成方法によって、３つの構造バリエーションにわけることができ、各々に特徴があります。
5軸加工機の構造３種類と特徴
構造１：回転傾斜テーブル型
直線軸X・Y・Zをヘッド側で、回転・傾斜の2軸をテーブル側で制御するタイプの加工機です。一般的に「同時5軸加工機」というと、このタイプを連想される方が多いと思います。
回転傾斜テーブル型の特長
・テーブルが横移動しないため、設備サイズが比較的小さい
・主軸に回転軸が無いため、座標が直感的に分かりやすい
・回転・傾斜の2軸が大きく動く
回転軸はまるで旋盤加工機のように360°連続回転運転が可能で、傾斜軸も240°と大きく動きます。
インペラーの加工などは、この軸をまるで踊っているかのように三次元的にねじりながら動かすことで、隣接する翼が覆い被さっている箇所をあらゆる方向から加工していきます。
その一方、大型、重量物の加工には不向きです。
重量物を乗せてテーブルを複雑に動かした際のモーメント力は非常に高く、工作機械へ影響ははかりしれません。
牧野フライス製作所社製のDシリーズを例にとると、一番大きな加工機であるD800Zで、テーブルの最大積載質量が1200kgとなっています。
部品加工ではインペラーなどの複雑な形状の部品、金型製造ではインジェクション金型の場合、射出成形機350Tクラスまでの主型か、スライドコアなどの入子が適している加工機と思います。
代表的な加工機
DMG森精機社 DMU50 3rd Generation(関東製作所 浜松工場 所有)
牧野フライス製作所社 Dシリーズ
構造２：傾斜ヘッド回転テーブル型
直線軸X・Y軸がヘッド側とテーブル側で分離し、Z軸・傾斜をヘッド側、回転をテーブル側で制御するタイプの加工機です。
傾斜ヘッド回転テーブル型の特長
・テーブルが傾斜しないため、重量ワークを安定して加工でき、重切削も可能
・横型なので切削くずの排出に強く、深物加工に強い
・傾斜軸の可動範囲が狭い
このタイプは横型が基本です。
回転テーブルがついた横型マシニングセンタに、後からヘッドがくるくる回るように仕様を追加したと表現するのがピッタリ合うと思います。
ですので「新たに5軸加工に挑戦しよう！」というよりは、「現在、横型のマシニングを使用しているが、こんな加工もできたら・・」というニーズから導入されるケースが多いのではないでしょうか？
部品加工ではシリンダーブロックのように天面、側面の加工が必要な部品、金型製造では自動車バンパー型のように、深物の金型加工に適している加工機と思います。
代表的な加工機
DMG森精機社 duoBLOCKシリーズ
牧野フライス製作所社 MCC VGシリーズ(関東製作所 関工場 所有)
構造３：回転傾斜ヘッド型
直線軸Xをテーブル側で、その他のY・Z軸・回転・傾斜の4軸を全てヘッド側で制御するタイプの加工機です。
回転傾斜ヘッド型の特長
・テーブルが傾斜しないため、重量ワークでも安定して加工可能
・2000㎜以上の大型ワークに対応
・傾斜、回転軸の可動範囲が狭い
このタイプは縦型が基本です。門型マシニングセンタに代表される5面加工機を、ヘッドの動的性能を飛躍的に向上させ、同時5軸加工を可能にしたという表現があっているかと思います。
門型マシニングセンタの発展形なので、テーブルサイズで7000㎜×2700㎜、最大積載質量が30,000kgといった非常に大きな加工機も市販されています。
部品加工、金型製造共通して、ワークが大きくて5軸加工対応が必要なものは、全てこの加工機に頼ることになります。
代表的な加工機
DMG森精機社 DMU Pシリーズ
牧野フライス製作所社 V-Series(株式会社関東製作所 岐阜工場 所有)
まとめ
関東グループは、これらすべての構造タイプの5軸加工機を所有しており、金型製造、部品加工共に幅広い形状、加工、重量に対応が可能です。
保有設備量と加工技術の豊富さを活かした、コストダウン提案や納期短縮など、お客様ニーズに最適な部品加工・調達にお役立ちいただけます。
まずは簡単なご相談からでも、ぜひお気軽にお問い合わせ下さい。
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