現代の製造分野において、5 軸 CNC マシンは利用可能な最も先進的な機器の 1 つに属します。このホワイトペーパーで取り上げる詳細には、5 軸 CNC 機械の動作原理、5 軸加工とは何か、「5」は何を意味するのか、CNC がそのような加工に使用される理由、その後の具体的な動作が含まれます。機械。さらに、さまざまなタイプの 5 軸 CNC マシンを詳しく見ていきます。ディスカッションでは、概要をよりわかりやすくするために、多軸 CNC マシン、5 軸 CNC 工作機械、精密軸 CNC 加工、軸 CNC フライス盤、軸 CNC ターニング センター、軸 CNC マシン サービスなどの関連用語が紹介されます。
5 軸加工の「5」は、切削工具がワークピースに対して移動できる軸の数を示します。これらの 5 軸は、従来の 3 軸加工でよく知られている 3 つの直線軸、つまり X 軸 (左右の移動)、Y 軸 (前後の移動)、および Z 軸 (上下の移動) で構成されます。 。これらに加えて、さらに 2 つの回転軸があり、一般に A 軸および B 軸と呼ばれます。
A 軸は通常、X 軸に垂直な軸の周りの回転を表します。 B 軸は、Y 軸に垂直な軸を中心に回転します。これらの回転軸の向きと機能は、特定の設計によって異なります。 5軸CNC機械ただし、一般に、これにより切削工具がさまざまな角度からワークピースにアプローチできるため、3 次元で非常に複雑な形状を作成できるようになります。
CNC は、次の主な理由により 5 軸加工の中心となっています。 CNC により、5 軸すべてに関する工具位置の数値制御が可能になります。 CNC テクノロジーの開発がこれらの実装と密接に関係しているのはそのためです。 5 軸加工設定の場合、制御システムはまずプログラム ツールパス入力を数値コード化されたプログラムとして解釈し、それをそれぞれの軸に沿ったモーターの回転と運動に変換します。このレベルの精度は、製造の世界、特に航空宇宙産業や医療機器の製造など、高レベルの精度を必要とする用途では極めて重要です。
第 2 に、CNC では再現性が可能です。これは、プログラムが開発され、特定の加工操作についてテストされた後、無限の数の正確な結果を生成できるためです。これは、大量生産や複数の同様のコンポーネントを製造する場合に非常に適しています。結果にばらつきがないため時間の節約になり、最終製品の品質の均一性も維持されます。
さらに、CNC では多様なプログラミングが可能です。複雑な設計パスにより、高度な CAD/CAM ソフトウェアの開発が可能になり、エンジニアやプログラマーは 5 軸の機能を最大限に活用するツールのパスを作成できるようになりました。これにより、ワークピースの最も複雑な形状であっても、希望どおりのワークピースの形状を実現するために、各軸に沿った切削工具の動きを示すプログラムを考案することができます。
5 軸 CNC 機械を動作させるには、他のいくつかのコンポーネントと連携して動作する CNC 制御システムが必要です。動作の中心であり、頭脳として機能する CNC 制御システムは、通常 CAD/CAM ソフトウェアから生成される計画された命令を受け取り、それを解釈して切削工具の動きの制御を開始する必要があります。
ワークピースはワークテーブル上に配置され、加工プロセス中に安定したベースとなります。スピンドルは切削工具を保持し、切削工具に高速回転を与えます。特定の加工操作の必要に応じて、主軸速度を変更できます。
5 つの軸の駆動を担うモーターは、それぞれの軸に沿って切削工具やワークピースを移動させる役割も担います。直線軸の場合、モーターはツールまたはワークピースを対応する方向に移動します。回転軸の場合、モーターは指定された軸の周りを回転させます。
このプロセスは、CAD ソフトウェアを使用してワークピースのデジタル モデルを作成することから始まります。このモデルには、部品の形状、寸法、複雑な曲線や角度などのすべての幾何学的情報が含まれています。この CAD モデルから、CAM ソフトウェアを使用して機械可読データが作成されます。 CAM ソフトウェアはツールパス、つまり切削工具がワークピースから材料を除去して最終形状を得るためにたどる実際のルートを作成します。
その後、CNC 制御システムによってツールパスが明確になります。言い換えれば、モーターに信号を送信して、プログラムされた命令に沿って切削工具を動かし、切削工具を X、Y、Z、A、B 軸上に配置することができます。スピンドルによってこれらの軸に沿って移動するときに、工具に高速回転が与えられ、ワークピース上に配置された材料を切断または彫刻することができます。このプロセスは、設計全体がワークピースにコピーされるまで続き、最終的には実際に元の CAD モデルの複製が得られます。
センサーは加工プロセス中に機械に設置でき、工具の位置、軸の回転、切削力など、関連するさまざまなパラメーターの位置を感知します。センサーはその仮定を CNC 制御システムに返します。CNC 制御システムはこの情報を使用して必要に応じて調整および修正し、完璧な加工プロセスを達成して、必要な仕様の最終製品を実現します。
いくつかの異なるタイプがあります 5軸CNCマシン、それぞれに独自の特徴があり、いつ、どこに最も適用できるかが異なります。一般的なタイプの 1 つは、スイベル ヘッド タイプとして知られているものです。この設計では、切削工具を保持するスピンドルは、回転軸 A と B のいずれか一方、または両方の周りを旋回できます。これにより、非常に広範囲のワークピースへのアプローチ角度が可能になり、アンダーカットや複合曲面など、傾斜スピンドルを使用して行うよりもはるかに複雑な形状が可能になります。
もう一つはテーブル回転型です。この場合、ワークピースが置かれる（ワークピースを保持する）ワークテーブルは、回転軸の一方または両方の周りを回転します。円柱や球体の加工に広く採用されています。加工に必要な角度までワークを回転させることができるためです。
首振りヘッドとテーブル回転タイプの特長を組み合わせたハイブリッドタイプもございます。主軸旋回とワークテーブル回転を併用することで、ワークや加工の種類に応じて最適な仕上がりを実現するため、より柔軟な切削加工が可能です。
結論として、5 軸 CNC マシンは、非常に高い合成と忠実度で動作し、詳細で正確なコンポーネントを作成する驚くほど強力なテクノロジーです。 5 軸加工とは何ですか、「5」は何を表しますか、CNC が使用される理由、CNC の仕組み、さらにさまざまな種類の 5 軸 CNC 機械に関する知識が必要ですか?現代の製造慣行を学びたい人は誰でも、これらの質問のこれらの側面を持っているはずです。これは、5 軸 CNC 工作機械、精密軸 CNC 加工、軸 CNC フライス盤、軸 CNC ターニング センター、および軸 CNC 機械サービスが、製造業に取り組むユーザーにとって、あらゆる業界におけるこの究極の加工技術の重要かつ多用途性を裏付けるものであるというさらなる定義です。その時点から。これには、非常に洗練された航空宇宙部品、高精度の医療機器、宝飾品の製造が必要となる場合があります。品質や精度が求められる場合。非常に複雑な高品質の製造分野には、5 軸 CNC マシンのニッチ市場があります。
