通常、機械加工によって製作される部品のほとんどは、数種類の工作機械を使用して作られています。その中でも、同じように機械加工によって部品を作る際に、数種類の工作機械を使用せず、1台の機械のみで数種類の加工を行う事を目的に設計された工作機械は「複合加工機（複合旋盤）」と呼ばれています。
工作機械が長い歴史の中で工程集約を目指し続け、たどり着いた機械が複合加工機なのです。
1. 複合加工機とは
複合加工機とは、工具の自動交換機能（ATC）を備え、工作物の段取り替えなしに旋削、フライス加工、研削など多種類の加工ができる数値制御工作機械のことです
複合加工機は、旋削やフライス加工が1台で出来る機械を指すことが多いですが、旋盤とマシニングセンタの機能を有する機械や、工具の自動交換機能が付いている機械を複合加工機と呼ぶ場合もあります。
複合加工機の最も大きな特徴は、1台で旋削、フライス加工、研削など複数工程の加工を終わらせることができる点です。
多くの場合、一つの部品を素材から完成品にまで仕上げるには、旋盤とマシニングセンタなど、最低２つの工作機械を用意する必要がありましたが、複合加工機はそれらすべての工程を一台で済ませることができます。
2.複合加工機の種類
切削の種類ごとに分けると、旋盤ベースの複合加工機か、マシニングセンタベースの複合加工機に分類されます。
それぞれの違いとしては、旋盤ベースの複合加工機は主軸で素材をチャッキングして削るのに対し、マシニングセンタベースの複合加工機は治具で素材をクランプして工具主軸で削っていくタイプになります。導入を検討する際は、加工内容に合っており、工程集約ができる複合加工機を選ぶことが大切です。
3. 旋盤、NC旋盤との違い
旋盤(汎用旋盤)
旋盤とは、加工したい素材を回転させ、刃物をあてることにより円筒形状に削り出す機械のことを言います。なかでも汎用旋盤と呼ばれるものは、機械の操作を職人が感と経験をもって手動で動作させるものです。
NC旋盤
NC旋盤とは、汎用旋盤にNC装置を搭載し、プログラムにより自動で動作する旋盤を指します。人の手で操作する代わりに、数値データに基づいて刃物の動きや送り速度を正確に制御できるため、高精度かつ効率的な加工が可能です。
複合加工機
NC旋盤にフライスの機能を搭載し、様々な加工ができるNC旋盤を複合加工機と呼び、活用の幅が広いのが複合加工機の最大の特徴です。旋削・穴あけ・ミーリングなどを1台でこなせるため、工程集約によって生産性が大きく向上します。精密部品の一貫加工にも適しています。
4. 複合加工機のメリット
- ・工程集約・人件費の削減
複合加工機を使用しない場合、素材から完成品を作るには何台かの機械を使って加工する必要があり、そのたびに、素材の取付、取り外し、運搬などの作業を作業者が行う必要がありました。
複合加工機では、例えば4台の機械で1つの部品を作るような作業を、1台の機械だけで素材から完成品まで加工することができます。そのため、作業者による素材の着脱作業や工程間の素材移動がなく、素材を一度セットすれば完成品に仕上がり、作業者への負担を軽減できます。
- ・省スペース
工程に合わせた工作機械をいくつも持つ必要がなくなるので、機械台数を減らすことができ、工場のスペースを有効活用することができます。工場全体としての生産能力を上げることができます。
- ・高品質
加工精度の面では、取付、取り外しの回数が多くなればなるほど精度が劣化するといわれており、取付の際の位置決めが重要であり、加工品が工程間を移動する事は加工精度を低下させる要因にもなります。これまでは工程ごとに素材の取付・取外しを行う必要があり、わずかなズレが発生する可能性がありましたが、複合加工機一台で加工を行うことで、加工精度低下の原因となる取付・取外しの工程を省くことができ、完成品の精度を均一に保つことができます。
- ・自動化
複合加工機は、自動化を行う場合にもメリットがあります。例えば機械を4台使う作業を自動化する場合は4台分のロボットが必要になりますが、複合加工機であれば1台のロボットのみで自動化することができます。また、多関節のロボットだけでなく、ガントリーローダーやバーフィーダーによる自動化を行う場合も、より簡単に導入することができます。
5. 複合加工機で作る代表的なワーク
複合加工機で作られる部品をいくつか紹介します。
これらの部品は全て複合加工機一台で完成させることができます。
- ・ドライブシャフト
自動車のドライブシャフトです。
従来の加工工程は、旋盤加工(1工程、2工程）＋マシニングセンタ＋ホブ加工（2工程）で完成します。
- ・ポンプカバー
オイルポンプの蓋です。
従来の加工工程は、旋削加工(1工程、2工程）+マシニングセンタ（1工程、2工程）で完成します。
- ・ノーバックハウジング
航空機に使われる部品です。
従来の加工工程は、旋削加工（1工程、2工程）＋5軸マシニングセンタ工程で完成します。
5. まとめ
複合加工機一台で全ての加工を完了させられるのは大きな魅力と言えます。複合加工機を活用することで、作業効率アップ、工場スペースの有効活用、生産性向上など大きなメリットがあります。
複合加工機を使ったことがない方は、どのように使うのかイメージが付かない方もいると思います。しかし、複合加工機はマシニングや旋盤の経験があれば、思っているよりも簡単に使うことが出来ます。
もし、NC旋盤やマシニングセンタを持っていて、工程集約して人件費を抑えたい、工場の機械増設スペースがない、製品の精度を向上したい、などの課題を抱えているのであれば、是非とも複合加工機を導入し、課題を解決してみてはいかがでしょうか。
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