金型加工における5軸マシニングセンタを導入するメリットとは?

5軸を導入してもうちではそれほどの使い道が思いつかない

5軸ってなんだか難しそう…

うちは3軸で十分!

そもそも値段が高い!!

いらん!!!

 

企業によって仕事や目的は様々ですから、

このような意見があるのも当然だと思います。

 

弊社の仕事も実は5軸マシニングセンタがどうしても必要か?と

問われればそこまで必要は無いんです。

しかし、実際に導入してみて使ってみると、意外と5軸を使ってできることの

メリットが大きいことに気付きました。

 

そこで今回はほんの数例ですが、射出成型金型を加工する上で

5軸マシニングセンタを導入することによるメリットを紹介していきたいと思います。

Metalworking CNC milling machine. Cutting metal modern processing technology. Small depth of field. Warning – authentic shooting in challenging conditions. A little bit grain and maybe blurred.
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金型加工での5軸を導入するメリット

 

まずは結論から申し上げますと、

もう5軸がなければ仕事が成り立たない!

5軸マシニングセンタが無い仕事なんてありえない!です。

 

どういうことなのか具体的に例を挙げていきます。

  • テーパー加工での時間短縮
  • アンギュラピンがベース、スライドともに加工できてしまう
  • 小さなモールドベースなら冷却穴まで加工できる
  • 緩やかな斜面の平面を削るときも無駄なく時間短縮出来る

このほかにもあると思いますが、

今回はぱっと思いついた

これらのことを図と一緒に解説していきたいと思います。

 

緩やかな斜面も角部まできっちり加工が可能

こちらの図をみていただければ一目瞭然です。

 

傾斜3度のPL面の加工になります。

3次元加工だとBALLで上から斜面沿いや走査線などで仕上げることになると思います。

しかし、これが5軸だと、3度傾斜させて平面仕上げで仕上げることができてしまうんです。

しかも、図にも載せていますが、BALLで加工するとその工具の半径分がどうしても

平面との境目についてしまいますよね。

5軸だとこれがきっちりピン角で仕上げることが出来るんです

このモデルだと、相手側のPL面角をだらしてごまかすという選択もなくはないのですが、

もっとシビアなPL面などもあるのではないでしょうか。

5軸を利用することで、BALLで仕上げるよりも時間効率が劇的に上がりますし、

工具節約にも一役買ってくれるでしょう。

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スライド加工

スライド加工に限ったことではないですが、

今回はスライドを例に紹介します。

 

まずはテーパー部ですね。

荒取りは3軸と変わらないですが、5軸だと仕上げまでわざわざ等高線加工で

仕上げる必要もなく、角度分傾けて側面加工で仕上げることができます

(同時5軸だとスワーフ加工と呼ばれています)

 

アンギュラピンの穴も対話やCAMでプログラムを組めば

簡単にあけることができます。

そこそこ大きなスライドや入れ子だと冷却穴も必要になりますよね。

そんな穴も、メーカーが俗にいう「ワンチャッキング」ですべて加工が可能なんです。

また、この部分に穴をあけると穴同士がぶつかってしまうから

斜めにあけないと・・・という場合にも

CADでの設計次第で正確にぶつからずにあけることが可能です。

曲がってたらどうしよう、位置がずれてたらどうしようという不安も払拭できますね。

 

 

ここで注意ですが、理論的には汎用での穴あけとまったく同じですので

斜めに穴をあける場合は外形に近いフラットドリル等でいれてから

センタードリル、ドリルというちゃんとした順序をふまなければいけません。

 

 

モールドベース加工でも威力を発揮

 

メーカーの5軸加工例ではまず出てこない、

射出成型金型のモールドベースの加工なのですが、

実は弊社ではこの加工にも凄く5軸の恩恵を受けています。

 

では、図で例を出していきます。

モールドベース、固定側の裏です

スライドの例でも挙げましたが、アンギュラピンや

冷却穴の加工までできてしまうことです。

弊社では5軸を導入するまでこれらのことをラジアルや

フライスで角度を傾けて加工していました。

それが自動でやってくれるというのはもう革命的でしたね。

 

弊社の機械は大体片側150mmほどまで穴があけられるので

300mmのモールドベースを貫通したい場合は

片側ずつ150mmちょっとあけられればというところです。

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DMG森精機 DMU50

弊社が導入しているのはDMG森精機のDMU50です。

なぜ、この機種を選んだかといえば、

第一に値段!(笑)だったのですが、

テーブルが機械の大きさの割に630mmと

同サイズの他メーカー5軸加工機よりも一回り大きかったことです。

 

この630mmという大きさは、

450x450のモールドベースまでなら取り付け&回転(旋回)可能なんです。

前述したようにモールドベースでの加工にも5軸の恩恵を受けているように

本当に購入してよかったと思える機械で、購入以来弊社で最も稼動しております。

 

ちなみに重量は300kgまでOKなので、モールドベースは重量的に全く問題ありません。

制御装置はSIEMENS 840D

制御装置はシーメンス840Dで、FANUCではありません。

聞くところによると、シーメンスやハイデンハインのほうがファナックよりも面品位は上らしく

確かに曲面加工の仕上げ面には目を見張るものがあります。

あと、シーメンスはすごくわかりやすいです。FANUCも良いのですが、

シーメンスは操作において合理性と利便性がよく考えられている感じがします。

対話での加工も1回覚えると忘れないくらい簡単ですね。

 

5軸は簡単か?

5軸と聞いて難しそうというイメージがあるかもしれません。

私も最初はそうでした。

しかし、使ってみると意外とそうでもないということが分かりました。

 

5軸といってもYOUTUBEや工作機械展で見ることのできるデモ加工的な

同時5軸を使用する機会は金型加工の場合はほぼ0です。

ではどのような切削方法が多いのかということなのですが、

弊社も他社でも、もっとも利用するのが割り出し5軸という

傾斜させた状態での2軸3軸加工になります。

 

この割り出し加工のプログラムはいたって単純です。

CAMのほうで平面を指定するとそこがXY平面とみなされて、

あとはどこからどこまでの範囲、高さまでを

2軸3軸加工するのかを設定すればOKといった具合です。

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同時5軸加工は精度が出ない?

最後に同時5軸加工ってメーカーがやっているデモ加工のような製品が本当にできるの?

ってことを書いておきます。

結論的には、精度が出ないのでやり方次第といったところですね。

ただやみくもに同時5軸で吐き出させたプログラムで

仕上げ加工をすると、

まあ大体の確率で面精度がガタガタであったり少し食い込み気味のところがあったりで、

製品部には正直とても使えません。

話を聞くとどこの工作機械メーカーさんのものも大体共通だそうです。

(ちなみにCADCAMメーカーさんに聞いても同じ意見でした)

割り出し5軸でしたら精度はほぼ保たれるので、全部が全部同時5軸でやるのではなく、

必要な部分だけ同時5軸を使うといった感じなのではないでしょうか。

割合的には3軸や割り出し5軸で9割、同時5軸は1割あるかないか、らしいです。

 

 

3軸加工で出来るものは3軸加工でやるのが、もっとも高精度であることは

いうまでもありません。

 

メリットは思っていたより意外と大きい

5軸を導入せずとも仕事は出来ますが、

いざ使ってみると「今までできなかったことが出来る!」ということの多さに気付き、

視野が一気に広がります。

仕事内容によりますが、弊社の場合は、

5軸導入後に請け負った仕事で、仮に5軸がなかったらと思うと

ゾッとするような難しい仕事がありました。

そういった難しい仕事も、請け負う前の段階から加工方法などのイメージが

よりしやすくなるはずです。

5軸を導入するにあたって、一番ネックになるのがコストですが(機械のほかにも工具やCAMなど)

当初の想定よりも意外と導入するメリットが大きいので、

検討されている企業様がいらっしゃいましたら前向きに考えても良いかもしれません。

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>有限会社 名岐金型

有限会社 名岐金型

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