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モノづくりや製造現場では、工作マシンの自動化やシステム化が進んでいます。
これに伴い、近年ではマシニングセンタを導入する企業が増加中です。
この記事を見ている方の中にも、マシニング加工やマシニングセンタについて気になっている方がたくさんいるでしょう。
そこで今回は、マシニング加工とは何か、どのような流れで進んでいくのか、マシニングセンタにはどんな種類があるのかということについて、詳しく解説していきます。
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マシニング加工とは？
マシニング加工とは、専用の機械を使って金属素材を削ったり、成形したりする加工方法です。
その他、フライス加工やマシニングセンタ加工といわれることもありますが、これらは全て同じ手法を指しています。
マシニング加工は、専用のマシニングセンタという機械を使って行うのが一般的です。
従来の加工機であれば、フライスや穴あけにはボール盤や中グリといった機械が必要でしたが、マシニングセンタがあればこれらの加工を1台で行えるようになります。
マシニング加工の流れ
では次に、マシニング加工の流れについて詳しく見ていきましょう。
ステップ1：プログラムの作成
マシニング加工を行うためには、マシニングセンタの設定を行わなければなりません。
その中でも特に重要なのが、プログラムの作成です。
具体的には、NCデータと呼ばれる数値データを用いる必要があり、これは基本的に図面を基に製作していきます。
ただし、形状の情報だけでは正確な設定ができないため、削る方向や動かす速度などを微調整します。
プログラムは直接機械に入力することもできますが、複雑な加工を行う場合は、CAD/CAMなどのソフトを使って入力するのがおすすめです。
ステップ2：プログラムの転送
プログラムを製作したら、マシニングセンタに転送します。
転送するためには、工作機械の言語に変換するといった作業が必要ですので、エラーやトラブルを避けるためにも事前に確認しておきましょう。
ステップ3：素材のセット
プログラムの製作と転送が完了したら、素材をセットして水平レベルを確認します。
治具などを使って素材をマシニングセンタに固定して、原点やXYZ軸などの位置設定を行いましょう。
その後、切削工具の位置合わせや形、長さの計測などを行って、試運転をしたら加工に入ります。
ステップ4：加工
加工の際は、切削油を噴射しながら作業を進めていきます。
具体的な加工の手順は、以下の通りです。
- 粗削り
- 本削り
- 面取り
- 仕上げ
最後に寸法を確認したら、マシニング加工は完了です。
マシニングセンタの種類
マシニング加工を行うためのマシニングセンタには、いくつかの種類があります。
以下、それぞれの特徴について詳しく見ていきましょう。
縦型マシニングセンタ
縦型マシニングセンタは、材料を上から加工するための機械です。
切削工具を取り付ける回転軸が垂直方向に取り付けられているのが大きな特徴といえます。
その他のマシンと比べてセッティングが簡単であり、尚且つ治具が使いやすいというメリットがあり、多くの現場で導入されています。
さらに、加工精度にも優れており、省スペース化も実現できるため、どのような場所でも気軽に設置および使用が可能です。
横型マシニングセンタ
横型マシニングセンタとは、切削工具を取り付ける回転軸が水平に取り付けられているマシンです。
先ほど紹介した縦型マシニングセンタ同様、XYZ軸に動きますが、加工物をサイドから削っていくため、切りくずの排出量が少なくなります。
また、パレットチェンジャーという自動で部品の搬送作業を行う装置を設置できるため、長時間の連続稼働が可能です。
このようなことから、大量生産にも向いているマシンといえます。
門型マシニングセンタ
門型マシニングセンタは、門のような形をしているマシニングセンタのことであり、Z軸だけでなく、Y軸も同様に動くケースがほとんどです。
テーブルの大きさに制限がなく、大型の素材を削れることが、門型マシニングセンタ最大のメリットといえるでしょう。
5軸マシニングセンタ
5軸マシニングセンタとは、XYZ軸に加えて、AもしくはB軸と、C軸が加わったマシンのことです。
従来の3軸マシニングセンタに比べてより複雑な加工が可能となっているため、生産性や効率の向上に期待できます。
ただし、制御する部分が増えるため、使いこなすには高度なプログラミング知識が必要です。
マシニングセンタの基本構造
マシニングセンタは、非常に複雑な構造となっています。
以下、搭載されている機能の特徴や役割について詳しく見ていきましょう。
NC装置の役割
マシニングセンタには、NC装置と呼ばれるシステムが搭載されています。
これは、コンピューター制御システムのことであり、組み込まれたプログラムに沿って工具を正確に動かす役割を担っています。
NC装置は、マシニングセンタにおける「心臓」であり、非常に重要なシステムです。
ATCの機能
マシニングセンタには、ATC機能も備わっています。
これは「Automatic Tool Changer」の略称であり、日本語では「自動工具交換装置」という意味です。
ATCを搭載することによって、加工時間の短縮と人件費削減に繋げやすくなります。
そんなATCには、以下のような種類があります。
- ドラム式
- チェーン式
- マガジン式
ベッドの特性
マシニングセンタは、ATCやインデックステーブルなど、様々な要素で構成されています。
その中でも、安定性や加工精度に大きな影響をもたらすのが、ベッドという要素です。
これは、マシニングセンタの基盤となる部分であり、主軸やテーブルを支えています。
そんなベッドには、剛性や振動吸収性など様々な特性が求められます。
材質にも様々な種類があり、それぞれで特徴が異なるため、用途や求める加工精度に合ったものを慎重に選んでいかなければなりません。
インデックステーブルの機能
インデックステーブルは、マシニングセンタの加工精度に影響を与える重要な要素です。
具体的には、以下のような機能・役割を担っています。
- 高精度な分割
- 自動インデックス機能
- 回転加工への対応
- 複雑な形状の加工
インデックステーブルがあるおかげで、複雑な形状の加工や複数面加工ができるといっても過言ではありません。
マシニングセンタと他の工作機械は何が違う？
では次に、マシニングセンタと他の工作機械との違いについて詳しく見ていきましょう。
旋盤との違い
マシニングセンタと旋盤の違いは、回転するものにあります。
工具が回転するマシニングセンタと違って、旋盤は素材が回転します。
旋盤加工においては、素材を回転させて切削工具にあてがうため、基本的には丸棒を材料とする加工に使用されることが多いです。
マシニングセンタは、工具自体が回転するため、様々な形の素材を加工できます。
タッピングセンタとの違い
タッピングセンタとは、穴あけ加工における「タッピング加工」に特化した機械です。
主にネジ製作において使用されることが多いです。
それに対して、マシニングセンタは切削加工に強みを持っています。
タッピング加工機能は、一部のマシニングセンタにも搭載されています。
機械の精度においては、マシニングセンタの方が優れているため、どちらの機械を導入するか、あるいは、どちらの機械を使用するかを慎重に検討していかなければなりません。
ジグボーラーとの違い
マシニングセンタとジグボーラーは非常に良く似た機械です。
機能面においてはそこまで違いがないといっても過言ではないでしょう。
ただ、ジグボーラーは垂直方向の加工精度が高いです。
また、ジグボーラーは仕上げを行う際に使用され、単品製作に適しているという特徴も持っています。
とはいえ、ジグボーラーはマシニングセンタよりも取り扱いが難しく、熟練の技術者がいなければ使いこなせません。
NC工作機械との違い
NC工作機械とマシニングセンタの違いは、工具交換にあります。
マシニングセンタにはツールチェンジャーが搭載されているため、スムーズに作業を進められます。
一方、NC工作機械はその都度作業を停止して工具を交換する必要があり、場合によっては生産効率が落ちてしまうこともありますので注意が必要です。
マシニング加工を発注するなら「Taiga」がおすすめ！
マシニング加工には、高度な技術と知識が求められます。
また、マシニングセンタも必要であり、自社に知識や技術、設備がない場合は外注を検討しなければなりません。
とはいえ、マシニング加工の発注先は無数にあるため、自社に合ったパートナーを見つけるのは中々難しいです。
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特に、多品種少量生産との相性が良いサービスですので、気になる方はお気軽にお問い合わせください。
まとめ
マシニング加工とは、マシニングセンタを用いて行う加工方法のことです。
近年では、自動化やシステム化が進んでおり、これに伴ってマシニングセンタを導入する企業が増えています。
ただ、マシニング加工には高度な技術と知識が必要であり、初心者が気軽に行えるものではありません。
そのため、自社に知見がない場合は外注を検討する必要があります。
Taigaをご活用いただくことにより、自社に最適なパートナーを見つけられるとともに、マシニング加工をはじめとする様々な業務発注をスムーズに行えるようになります。
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