年: 2020年

1. NC旋盤の種類

NC旋盤と言っても様々な機種がありますが、大きく分けると縦旋盤と横旋盤があります。その中でも主軸が２つ搭載されている機械を2スピンドル旋盤と言い、対向2スピンドル旋盤、平行2スピンドル旋盤と呼ばれています。

縦旋盤

縦旋盤は、底面に主軸、上面に刃物台を垂直に配置した機械で、素材を縦にチャッキングして地面に対して垂直に加工するので重力に強い特徴があります。そのため横旋盤で加工できないような大径で重量のあるワークなどの加工に適しています。

横旋盤

横旋盤は地面に対して平行に主軸が配置されており、水平方向に加工します。素材を横向きにチャッキングしているので、切削切粉の排出性が良く、バー材を使用した加工も可能です。

平行2スピンドル機

1工程2工程の加工を1台で行える2スピンドル旋盤も主流となっています。

平行2スピンドル機は２つの主軸を平行に配置されており、機械の横幅を小さくすることができます。しかし、1工程、2工程のワーク受け渡しはローダーで行うため、位相精度に影響が出るため、位置決め治具等が必要になる場合があります。

対向2スピンドル機

対向2スピンドル機は、２つの主軸を対向に配置した機械で、1.2工程のワークをダイレクトに高精度で受け渡すことができます。1.2工程の加工ワークを横から見ることができるため、プログラムの確認動作など視認性が良く、操作しやすい構造になっています。

2. NC旋盤の選定で確認すべきポイント

NC旋盤を選定する際に重要な点は多々あります。せっかく新しい機械を導入しても「こんなはずではなかった・・・」とならない様にしっかりと確認する必要があります。

まず一番に確認する事は、加工したい対象ワークが加工できるかという点です。機械の「振り」と「心間」が加工対象ワークに適しているかどうかで選定する機械が大きく変わってきます。

• ・振り

振りとは、ベッド上の振りとカバー上の振りの２つの振りがあります。ベッド上の振りとは、装着できる加工物の最大径の目安となります。実際にはカバー上で振れる径の方が小さくなりますので、カバー上の振りが加工できる最大ワークとなり、機械の大きさの目安となります。

• ・心間

心間とは、主軸端面から心押し台先端までの距離のことをいい、加工できる最大長さの目安となります。ただし、実際には主軸にチャックと呼ばれる素材を把持する治具を取付けるため、心間長さと加工できる長さは変わります。加工できる最大長さを表す指標であり、振りと同じく機械の大きさの目安となります。

• ・その他の確認ポイント

NC旋盤を選定する上で、振り、心間は重要な項目ですが、それ以外にも代表的な項目として下記が挙げられます。

• ・対象ワークの範囲
• ・目標加工時間
• ・加工範囲・図面公差・幾何公差の確認
• ・チャッキング
• ・機械サイズ
• ・生産個数
• ・主軸、ﾐｰリング最高回転数
• ・工具本数
• ・機械ストローク
• ・モーターパワー・推力
• ・搭載オプション
• ・価格

生産個数、目標サイクルタイムによっても生産効率の良い機械を選定する必要があります。もちろん機械の設置面積も検討しなければなりません。各項目をしっかりと検討することが大切です。

大は小を兼ねるという言葉がありますが、工作機械の場合、機械が大型になれば設置面積、アイドルタイム、価格などマイナスに働く要素がありますので、その加工物に合った機械選定が生産性を向上させるポイントとなります。

3. NC旋盤選定時の落とし穴

振りと心間を確認して加工対象ワークが加工できる大きさの機械を選定しても安心はできません。

• ・振りは満足していてもストロークができない。
• ・チャックサイズが大きくなるとツール隣接干渉が発生し、工具搭載本数が少なくなる。
• ・回転数不足により適正な周速で加工できない。
• ・モーターパワー不足により低速回転領域でのトルク不足

などなど導入後に使用してみて初めて発覚する問題も多々あります。

【2. 確認すべきポイント】に挙げた項目をしっかりと検討し、対象ワークが加工できる仕様の機械であることを確認することが大切です。工作機械メーカーに質問、選定してもらうことも良いでしょう。

それでも心配な場合は、メーカーによるテスト加工などを行ってもらい、発注前に対象ワークが加工できるのか、実加工を見せてもらうことも選定の一つの案です。

4. NC旋盤のチャッキングについて

NC旋盤を使用して加工する場合、最も重要と言っても過言ではないのがチャッキングです。どれだけ精度の良い機械を導入してもチャッキングが悪ければ宝の持ち腐れになってしまいます。

対象ワークの素材をどのようにチャッキングするかで切削条件、加工精度、サイクルタイム、工程集約の内容が変わります。加工対象ワークの素材を加工箇所、加工精度、加工工程に合わせて“どこを把握するのか”、“どれくらいの圧力で把握するのか”、“干渉はないか“、”精度に影響は出ないか”、をしっかり検討し、チャック選定を行う事も大切です。

一般的にバー材であればコレットチャック、切断材なら三方締め油圧チャックを選定しますが、三方締めチャックでも爪との干渉や把握力による変形などが発生しやすくなります。鍛造素材・鋳造素材、異形素材などはデザインチャックといい、特殊な構造のチャックを選定する場合もあります。加工精度、加工箇所に合わせて加工精度や変形の影響が少ないチャックを選定することが大切です。工作機械メーカー、チャックメーカーとしっかり打合せし、チャック選定を行いましょう

5. まとめ

NC旋盤の選定について簡単に解説しましたが、今回挙げた事例は必ず押さえておかなければならない項目になります。導入後に落とし穴に落ちない様に事前にしっかり検討し、メーカーと打ち合わせを行い、正しい機種選定を行って生産性を向上させる機械を導入しましょう。

「複合加工機」を導入しようと思った時に、どんな機械を選べばよいか分からないと言ったことを良く耳にします。ここでは、どのような複合加工機があり、どのようなメリットがあるのか、最終的にどう選定すれば良いかを解説します。

1. 複合加工機の種類

複合加工機とは、工具の自動交換機能（タレット形を含む。）を備え，工作物の段取り替えなしに、フライス削り、旋削、研削などの多種類の加工のできる数値制御工作機械のことです。

例えば、ターニングセンタベース複合加工機の場合は、NC旋盤にマシニングセンタの機能を追加した複合加工機のことを指し、マシニングセンタベース複合加工機は、マシニングセンタにNC旋盤の機能を追加した複合加工機のことを指します。最近では、3Dプリンターの機能や研磨機の機能、レーザー溶接機能を備えた複合加工機も登場しています。

2. 種類による違い

それでは、ターニングセンタベース複合加工機、マシニングセンタベース複合加工機はどのような違いがあるのでしょうか。

ターニングセンタベース複合加工機

NC旋盤をベースにマシニングセンタの機能（ミーリング機能）を付加した工作機械であり、ベースとなる機械はNC旋盤なので円筒物の加工が得意です。
旋盤用主軸が装備されている事により、加工物を高速回転させることができ、旋削の加工負荷にも十分耐えうることができます。旋削加工が終了後は、刃物台に付加したミーリングユニットにより工具を回転させることができ、旋削加工が終了した後にそのままミーリング加工を行うことができます。また、ミーリング加工時は、旋盤の主軸は角度割り出し軸として動作でき、0.001mm単位の高精度位置割り出しが可能です。

マシニングセンタベース複合加工機

マシニングセンタをベースにNC旋盤の機能を付加した工作機械であり、素材取付テーブルに回転機構を持たせることにより旋削加工が行えるようにした機械です。
もともと回転テーブルは、位置割り出し用に開発されたものであり、旋削加工に必要な回転数や加工負荷に耐えられる構造ではなく、簡単な旋削加工ができるという点以外はマシニングセンタそのものになります。ターニングセンタベース複合加工機と比べ、テーブルが大きく加工範囲が広いため、大きい素材の加工に最適であり、素材セットは治具を使用することにより素材把握時のひずみが生じにくい利点もあります。

3. 選定時のポイント

それでは、どちらの複合加工機が良いのでしょうか？ポイントごとに確認していきましょう。

旋盤加工メインか、マシニング加工メインか

まず初めに、加工したい製品の工程が旋盤加工メインとなるか、マシニング加工メインとなるかにより判断します。
旋盤工程が多いのであれば、ターニングセンタベース複合加工機、マシニング工程が多いのであれば、マシニングセンタベース複合加工機をそれぞれ選ぶのが一般的です。

加工物の固定方法

加工物を固定する際に治具によるクランプが必要か、またはチャックで把握できるかという点も重要になります。いくら旋盤工程が多くてもチャックによる把握代がないような素材形状であれば治具を使用して取付け、マシニングセンタで加工する他ありません。

工程集約できるか

選定の上では、作業工程をいかに減らせるか、も大きな決め手にもなります。
最近の傾向では、従来マシニングセンタで加工していた製品をターニングセンタベース複合加工機で加工したいという事例が増えています。大きな理由の一つとして、ターニングセンタベース複合加工機は、対向2主軸型が主流であるため、1工程の加工が終了した後、対向するもう一つの主軸に自動的に受け渡すことで全面加工が可能となり、素材の着脱作業を省略することができる、という点があります。

一方、マシニングセンタベース複合加工機は、自動受け渡し機能がなく、素材を取り付けた基準面（素材取付面）は加工できないため、必ず2工程への素材着脱が発生します。しかし、最近では同時5軸制御マシニングセンタを使用して加工方法を工夫し、1工程でほとんどの加工を終わらせてしまうような工法も採用されています。ターニングセンタベース複合加工機で振れないような大きいワーク、異形状でクランプが難しいワーク、回転バランスが悪いワークなどの加工に最適な機械です。

4. まとめ

複合加工機を選定する際に重要になる点、それは加工内容に合っているか？工程集約が可能か？ということになります。
加工内容が合っていなければ機械性能を十分発揮できませんし、工程集約ができなければそれはNC旋盤、またはマシニングセンタを購入したと同じになってしまいます。
どこの範囲までを工程集約するのか、機械仕様は合っているのか、加工精度が維持できるのか、などを検討し、どちらの複合加工機が良いのかを最終判断します。2つのタイプの複合加工機のどちらが良いか方向性が決定したら、より細かな機械選定へと進みます。
次回はさらに細かい選定内容についてご紹介いたします。

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