CNC マシンを使用する際に技術者が切望する大きなニーズの 1 つは、純粋な使いやすさです。つまり、よりきれいなカットを実現し、時間を節約できるマシンが入手できるなら、技術者は間違いなくそれを気に入るはずです。
ここで4軸CNC加工の出番です。これは一般的な3軸加工機を大幅に改良したもので、オペレーターは金属片を4つの方向または角度で切断できます。この機械とその用途について詳しくは、以下をお読みください。
4軸CNC加工とは何ですか?
通常、従来の CNC マシンは主に次の 3 つの方向に切断します。
- 上下 – 垂直
- 右と左 – 水平
- 前面と背面 – 水平
これら 3 つの方向はそれぞれ、XNUMX つの主要な幾何学的軸 (X、Y、Z) を表します。そして、これらは XNUMX 軸 CNC 加工の手法を反映しています。
名前が示すように、3 つの幾何学的軸と、加工中にワークピースが X 軸に沿って回転できるようにする追加軸である 4 番目の A 軸上でのワークピースの移動が含まれます。
4軸加工のプロセス
4 軸加工に関わるプロセスを幅広く理解することで、最大限の結果を得ることができます。ワークピースの最終結果が優れていることを保証するために実行できるさまざまな手順は次のとおりです。
CAD設計
このプロセスでは、コンピューターまたはデスクトップ PC を使用して、建設レイアウト、設計図、車両コンポーネント、フロア プラン、および実行する作業のその他のドキュメントの 2D および 3D グラフィック表現を生成します。
最終製品に必要なすべての機能、寸法、形状を備えた製品プロトタイプが設計された後、CAD ファイルは G コードなどの機械語に変換され、4 軸 CNC 加工を実現するために使用される CNC マシンに入力されます。
CAD は、手作業による製図中に発生する可能性のあるエラー率の削減に役立ちます。また、将来の参照用に適切な保管と文書化を確保しながら、作業計画をクライアントや作業員に提示して共有することも容易になります。
CAMプログラミング
CAD を使用して製品の設計が完了したら、次に必要なのは、コンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェアを使用して指示を作成し、CNC マシンのツールパスをプログラムすることです。
この指示は、切削工具がワークピースに沿って、ワークピースを横切ってどのように移動するかを示し、効率を最大化しながらマシンが正確に要求どおりの結果を達成するのに役立ちます。通常、ツールパスは、送り速度、ツール選択、切削速度などのパラメータを使用してプログラムされます。
ツールパスが慎重に作成されると、直接数値制御 (DNC) を通じて作業現場に中継されます。コンピュータ支援製造プログラミングには、効率の最適化からエネルギー消費の削減、生産中の廃棄率の最小化まで、さまざまな利点があります。
さらに、精度と再現性に優れた安全な製造方法であるため、メーカーは高品質を維持しながら大量の製品を迅速に生産し、業務を合理化することができます。
機械のセットアップ
CAM プログラムを CNC マシンに転送した後、次のステップは、ワークピースを所定の位置に置き、4 軸加工に必要なさまざまな切削工具と固定具を取り付けてマシンをセットアップすることです。
機械加工
セットアップ後の次の段階は機械加工です。ここでは、ワークピースに対して実際の作業が行われます。ここでは、カッターがワークピース上で 4 軸すべてから動作して動きます。
機械加工は綿密な監視の下で行われ、必要に応じて調整と再配置が行われることが重要です。また、機械は設計され、機械に入力されたツールパスに従うことにも留意してください。
フィニッシング
加工後は、ワークピースをクランプから外し、必要な品質になっているか確認する必要があります。ボディに残っているチップを取り除くために布で拭く必要があるかもしれません。慎重に検査した後、必要に応じて、CNC マシンに戻して最終仕上げを行うことができます。そうでない場合は、マシンを清掃して次の操作の準備をします。
4軸CNC加工の種類
オペレーターが 4 軸で切断できる CNC マシンには、主に次の 3 つのタイプがあります。
フライス盤
4 軸フライス盤の動作原理は、ワークピースをしっかりと固定し、カッターがワークピース上で定義された直径の周りを回転して円形の切り込みを作成するというものです。このマシンを使用すると、ワークピースの位置を変更することなく、任意の角度から穴やミリング スロットを作成できます。
ルータ
これらの機械は、さまざまな木工作業に広く使用されています。機械に入力された指示により、加工プロセス中に正確さと精度が得られます。
旋盤
4 軸 CNC 旋盤は、これまでに説明した XNUMX 種類の機械の中で最も人気のある機械です。実際、CNC 旋盤とフライス盤はどちらも、ワークピースに円筒形のパターンを作成するのに役立ちます。
唯一の違いは、前者ではワークピースが切削工具に対して回転するのに対し、後者では切削工具がワークピースに対して回転することです。この機械は、幅広い旋削加工に使用できます。
4 軸 CNC 加工の利点
ここで、機械加工プロセスを使用することのさまざまな利点について考えてみましょう。
強化された機能
複雑な形状の部品の製造が不可能な場合でも、4 軸加工によりシステムに A 軸を追加することで加工能力と生産性が向上し、製造が可能になります。
効率の向上
CNC マシンの最も重要な目標の 1 つは、最終結果を向上させながら切削プロセスの速度を向上させることです。この加工プロセスは、数ステップで大量生産の時間を短縮するため、非常に高速です。
3 軸バージョンと比較すると、4 軸マスターピースでは、より多くの方向と角度でワークピースを切断できます。特に、プロセス中にワークピースの位置を変更する必要がないため、仕上げの品質が大幅に向上します。
より高い精度
4 軸 CNC マシンは非常に精密なので、ワークピースの薄い層を非常に高い精度で楽に削り取ることができます。ワークピースの全体の厚さを 0.5 mm 程度削り取ることも可能で、機械加工された部品の精度と正確性が向上します。
汎用性
この特定の加工技術には多くの有用性があり、材料の小さな部品や非常に大きな部品の加工に使用できます。また、さまざまな材料に使用できるため、製造業にとって重要な機械となっています。
改善された表面仕上げ
機械加工は同時にかつ協調回転方式で行われるため、機械加工された部品の表面仕上げは通常良好であり、また、切削工具がワークピースに近接しているため、表面に粗い跡があまり残りません。
4軸CNC加工のデメリット
高価なセットアップ
4 軸 CNC マシンは、特に中小企業にとって、購入とセットアップに非常に費用がかかります。多くの利点があるにもかかわらず、このマシンを購入するには何ヶ月も何年もの投資が必要になる可能性があり、スタートアップ企業がアップグレードに対応するのは困難です。
熟練したオペレーターが必要
4 軸 CNC 加工の主な制限は、訓練を受けた熟練したオペレータのみが機械を使用、セットアップ、およびプログラミングできることです。CNC 機械を使用して行われる作業は通常自動化されていますが、訓練を受けた人員の監督が必要です。ただし、これにより生産コストが増加します。
形状による制限
常に進化するテクノロジーの世界では、創造的な革新の余地がまだあるようです。加工プロセスに欠陥が生じやすい場合は、新しい製品やシステムが市場に導入されます。
たとえば、多くの利点を持つ 3 軸マシンには、あらゆる角度から非常に複雑な形状を成形することができないという制限がまだありました。そこで、4 軸マシンの導入が役立ちました。
ただし、4 軸マシンでは処理できない特定の角度や複雑な形状がまだ存在するため、そのような場合には 5 軸 CNC マシンを交互に使用できます。
4 軸 CNC 加工の応用
航空宇宙
タービンブレード、エンジン部品、さまざまな構造部品など、飛行機の複雑な部品を最高の精度と正確さで製造するために使用されます。
自動車
複雑な形状を奇妙な角度で製造できるため、主に使用されます。エンジン部品、車体部品、トランスミッション部品の製造に使用されます。
ディスプレイ・電子機器関連
電気業界では、回路基板や筐体など、高精度が求められる部品の製造にも使用されています。
石油・ガス産業
石油・ガス業界では、過酷な条件に耐えられる頑丈な部品が主に必要とされており、4 軸 CNC マシンは、強力で耐久性があり、高品質の部品を製造するのに最適なツールです。
包装産業
CNC加工は、包装機械用の高精度部品を製造できることから、包装業界でますます広く利用されています。当社のCNCサービスは、金属やプラスチックの精密加工だけでなく、高品質の不織布バッグを製造するための完全自動化機械を含むカスタマイズソリューションも提供しています。これらの機械は、不織布バッグを最大限の効率と最高品質で製造し、高まる需要を満たすことを保証します。
3軸と4軸のCNC加工の比較：主な違い
どちらも機能的には類似していますが、能力、効率、アプリケーションの点では異なります。
3 軸マシンは、回転する必要がなく、XNUMX つの軸に沿って操作できるコンポーネントの加工に適しています。また、単純な形状や平面のフライス加工にも使用されます。
前述のように、これは 4 軸のものと似ていますが、唯一の違いは、後者は A 軸と呼ばれる追加の方向で操作を実行し、複雑な操作に適していることです。
また、4 軸加工ではワークの取り付けにチャックまたはツームストーン固定ブロックが使用されますが、3 軸加工機ではフラットブロックが使用されます。
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結論
4 軸 CNC 加工により、従来の 3 軸加工では効率的に処理できなかった複雑な部品の製造が可能になります。ワークフローを最適化し、生産速度を向上させることで、企業に競争上の優位性をもたらします。
製造業における技術の進歩に伴い、高品質で最大限の成果を上げるためには、常に最先端を走り、トレンドに遅れを取らないことが不可欠です。HM には、これらの機械の操作と取り扱いに熟練した最高のオペレーターが揃っていますので、ご安心ください。今すぐご連絡ください。製造業のニーズにお応えします。