複合旋盤・自動旋盤　加工技術特集

発行：プラスエンジニアリング株式会社 P E C Technical Report 2015/05/07 vol.2 無断転載を禁ず 〒171-0014 東京都豊島区池袋2-47-3 精密部品ＶＥ設計製作report TEL : 03-3985-3221FAX : 03-3986-0770 「精密部品VE設計製作レポート」は、開発・設計者向けの技術情報をお伝えする技術レポートです。印刷の上、ぜひ貴社内でご回覧ください。 設計者のための精密部品VE事例 「斜め・横穴の存在する 丸物精密加工品」 精密部品設計に役立つ、精密部品のVE・コストダウンに関わる情報をご紹介いたします。 従来工程 丸形状加工 穴明け 穴明け (旋盤) (MC1) （MC2） 検査 リードタイム：50日 コスト：１００ ＊50個時 複合加工機による工程 形状加工 穴明け (複合) (複合) 検査 リードタイム：20～30日 コスト：４０ ＊50個時 複合加工機は工程集約を実現しリードタイム短縮、コストダウンに 繋がる加工機ですが、精密部品の製作サイドにおいては、多工程部 品の誤差累積をワンチャッキングにより無視することができるため 高精度加工に欠かせない加工機です。 例えば左のワークについては従来複数の加工機を工程間で移動し製 作していたものですが、丸物ワーク中に斜め・横穴が存在するため 旋盤からMCへの段取の誤差累積のために、穴位置精度が安定しない 課題がありました。この課題に対し、弊社では複合加工機での製作 をご提案、従来サプライヤーから高精度化、リードタイム短縮、コ ストダウン、を実現することができました。 今回ご紹介したワークの詳細スペック 最大外形φ51±0.01（真円度0.01） 最小外径φ17g6（同芯度0.02） 全長53±0.04 端面と中央穴との直角度0.02 ＊単位はすべてｍｍ 設計者のための加工技術の基礎知識 「複合加工機の仕組み」 精密部品設計に必要な加工技術についてご紹介します。今回は複合加工機の構造についてプラスエンジニアリングの設備を例にご説明します。 x ミーリング軸 Y X1軸 B軸 Z Y軸 自動工具交換装置 （ＡＴＣ） Z1軸 第二主軸 第一主軸 X2軸 C2軸 Z2軸 ＮＣ旋盤ベースの複合加工機は、２つの主軸とB軸の旋回機能を持った１つのミー C1軸 リング軸、多数の工具を備えたATC機能を持つことが一般的です。通常3つの軸で 振れ止め 済むMC等に比べ、制御する軸が多数に渡るため、活用には技術が必要です。 複合加工機は、端的に説明するとNC旋盤とマシニングセンタの加工 従来専用治具を必要とした自由曲面形状や、専用加工機が必要とな 機能を1台に集約した機械です。従来「旋盤」→「MC」→「MC(穴 る歯切りといった加工まで1台で行うことが可能です。複合加工機 明け)」のように加工工程が複数の機械にまたがる加工を、1台で加 のメリットを大きくまとめると、以下の3点になります。 工することを主な目的に開発されました。 上記写真の図に示すように、ATCと2つの主軸、旋回するミーリン ①段取り時間の削減による加工リードタイム短縮②チャッキング回数の削減による加工精度向上 グ軸を備えており、多数の工具を交換しながら形状を３次元方向か ③特殊形状(自由曲面、偏芯軸、横穴等)の加工コストダウン ら加工していきます。この自由度の高さから、機械構造上、通常の NC旋盤やマシニングセンタでは不可能な形状まで加工可能で、 実際のワーク事例等はプラスエンジニアリング営業担当までご相談ください。 技術問合せ、工場見学のご依頼は Mail:cct@pluseng.co.jp または 各営業担当にご相談ください

発行：プラスエンジニアリング株式会社 PEC Technical Report 2015/07/01 無断転載を禁ず 〒171-0014 東京都豊島区池袋2-47-3 精密部品ＶＥ設計製作レポート TEL : 03-3985-3221FAX : 03-3986-0770 「精密部品VE設計製作レポート」は、開発・設計者向けの技術情報をお伝えする技術レポートです。印刷の上、ぜひ貴社内でご回覧ください。 設計者のための精密部品VE事例 複合自動盤によるコストダウンが可能な精密部品製作事例 精密部品設計に役立つ、精密部品のVE・コストダウンに関わる情報をご紹介いたします。 複合自動盤による複雑形状・自由曲面部品の精密加工事例 複合自動盤は、基本的に棒材からの削り出しが可能なら、どのような形状部品であっても加工が可能となる汎用性が極めて高い加工機です。 一方でどのような加工品を複合自動盤を用いて加工すべきかが一般によく知られていないという事情もあります。そこで、過去プラスエン ジニアリングが製作を行った、複合自動盤での加工に向く精密部品を一部ご紹介いたします。 内面加工品 小サイズ角物部品 径方向への穴加工 径方向への溝・穴加工 丸型異形状 プラスエンジニアリングの自動盤加工の特徴 標準加工スペック ■対応「材料」径 φ3~32 × L300 mm →この材料範囲なら 角物削り出しが可能 プラスエンジニアリングでは、自動盤のプログ ■加工精度 ラム設計に３DCAD/CAMを用いています。一般 会社では自動盤で３Dデータを扱うことは珍しい 寸法精度目安 ±2μm薄肉部品の径方向 小径ピン・ネジ加工 への加工要素 ですが、マシニング加工の経験を活かし３Dデー ■対応ロットタを活用することで、小ロットの加工であって もスピーディーな加工が可能です。 10個以上(※相談ください)10～20個の小ロットからご相談ください！ 設計者のための加工技術の基礎知識 「複合自動盤加工の仕組み」 精密部品設計に必要な加工技術についてご紹介します。今回は複合自動盤加工についてプラスエンジニアリングの設備を例にご説明します。 x Y くしば型刃物台 BX1 X３ Ｚ３ Z 背面刃物台 背面主軸 Y1 X２ Y２ タレット 正面主軸 Z２ 複合自動盤では正面、背面2つの主軸でワークをそれぞれ固定・回 Z1 転させXYZ＋B軸の最大10つの軸を制御しながら加工を行います。 うまく制御するには熟練の加工技術が必要ですが、「加工できない 形状はない」と言われるぐらい、多彩な加工が可能な機械です。 複合自動盤では、長い棒材から連続して求める形状まで加工を行 加工が完成するため、高精度の加工が可能です。またNC旋盤等と います。さまざまなタイプがありますが、材料供給側を正面とし 比較すると、ワークの固定位置と刃物が近くなるため、加工負荷 て、材料を掴み代えての正面、裏面両側からの加工が可能であり、 による精度悪化を防ぎやすく、NC旋盤や複合加工機では加工でき 多数の刃物を駆使して、旋削加工のみならず、ミーリング加工や ないような小径、長尺の加工品であっても精度よく加工すること 穴明け加工、中ぐり加工など数多くの加工を1台でこなすことがで が可能です。プラスエンジニアリングの場合は更に３DCADを駆 きます。工程間で機械を移動することがなく、複合自動盤１台で 使することで複雑形状への対応も容易になっています。 技術問合せ、工場見学のご要望は Mail:CCT@pluseng.co.jp または 各営業担当にご相談ください

発行：プラスエンジニアリング株式会社 PEC Technical Report 2015/10/22 無断転載を禁ず 〒171-0014 東京都豊島区池袋2-47-3 精密部品ＶＥ設計製作レポート TEL : 03-3985-3221FAX : 03-3986-0770 「精密部品VE設計製作レポート」は、開発・設計者向けの技術情報をお伝えする技術レポートです。印刷の上、ぜひ貴社内でご回覧ください。 設計者のための精密部品VE事例（複合加工機による長物加工の例） 精密部品設計に役立つ、精密部品のVE・コストダウンに関わる情報をご紹介いたします。 複合加工機による長物加工のコストダウン事例 複合加工機は、大別するとフライス加工機に旋削機能を追加したものと、旋盤にミーリング機能を追加したものに分かれます。基本的にど ちらも従来、工程間で加工機を変更する必要のあったワークを1台で工程短縮して加工することができるようになる機械であり、加工のコ ストダウン効果のみならず、精度向上や品質安定といった様々なメリットを出すことができます。特に効果を発揮するワークのひとつが長 物の加工で、軸部に斜め穴や溝加工など、フライス加工の必要があるワークほど、効果が大きくなります。 プラスエンジニアリングの複合加工の特徴 標準加工スペック ■対応「材料」寸法 最大径 ：φ250mm 最大長さ：1,000ｍｍ （※形状・加工内容により最大許容寸法 は大きく変わります。相談ください） プラスエンジニアリングでは、特に中型から大 ■加工精度 型サイズの複合加工が得意です。特に通常はガ ンドリルを用いなければ加工できないような深 寸法精度目安 ±10μm ＊形状による 穴であっても、複合加工機による深穴加工を実 ■コストメリットが出るロット 現することができ、コストダウン効果をご提供 できています。ぜひご相談ください。 ５個以上(※相談ください)長さ～400の長物加工に対応 軸方向の深穴 軸方向の溝加工 径方向の溝加工 径方向の穴加工 設計者のための加工技術の基礎知識 「複合加工機による加工の基礎」 精密部品設計に必要な加工技術についてご紹介します。今回は複合自動盤加工についてプラスエンジニアリングの設備を例にご説明します。 ＡＴＣ（工具自動交換装置） ATCとはAuto Tool Changerの 略称で、加工用工具の自動交換 を行う装置を指します。 たとえば穴をひとつ加工するため にも、穴明け用のドリルが数本と 主軸とミーリング軸 仕上げ用の工具が複数必要にな 複合加工機にはいくつかのタイプがありますが旋盤型の複合加 ります。そのため、工具を回転さ 工機の場合はメインの主軸と、ミーリング軸を主体として加工を せて加工するスピンドルに、都度 行います。フライス型の複合加工機より加工効率に優れます。 必要な工具を取り付ける必要が あるのですが、この工具交換を自 触れ止め 動で行うものがATCとなります。多 長物の複合加工を行う際には必 工程を1台で処理する複合加工 須の設備です。主軸に固定した 機では、このATCに何本の工具を ワークの反対側を抑えることで、 取り付けることができるかが加工 長物の安定した加工を実現する 能力を決める重要な要素の一つ ことができます。この設備がある となります。例えば上でご紹介した かないかで、機械の加工サイズ ワークを加工するためには、ATC が大きく変わる重要設備です。 に約80本の工具取付が必要です。 複合加工による加工は効率が極めてよく、コストダウンや品質向 者の方とどう進めるかと言った点も重要となります（例えば工具 上など多くのメリットがある加工方法です。その一方、プログラ 交換本数（≒工具交換の時間）を縮めるために穴径を可能な限り ミングや必要な設備も複雑であり、操作には習熟が必要な高度な 統一するなど）。複合加工について、採用をお考えの際は、ぜひ 機械です。特に上で触れているATCの工具本数や、触れ止めの有 プラスエンジニアリングにご相談ください。 無等によって加工能力が変わるため、図面上の設計最適化を設計 技術問合せ、工場見学、技術セミナーのご依頼は 弊社ホームページからまたは又は各営業担当にご相談ください

発行：プラスエンジニアリング株式会社 PEC Technical Report 2015/12 Vol.7 無断転載を禁ず 〒171-0014 東京都豊島区池袋2-47-3 精密部品ＶＥ設計製作レポート TEL : 03-3985-3221FAX : 03-3986-0770 「精密部品VE設計製作レポート」は、開発・設計者向けの技術情報をお伝えする技術レポートです。印刷の上、ぜひ貴社内でご回覧ください。 設計者のための精密部品VE事例（自動盤による3D CAD/CAMを活用した製作事例） 精密部品設計に役立つ、精密部品のVE・コストダウンに関わる情報をご紹介いたします。 ３D CAD/CAMの活用による複雑形状部品の製作事例 複合自動盤は棒材に対してほぼ全方向からの切削加工を行い、求める形状を加工していく機械です。この加工機を効率的に活用するには、 3次元のCAD/CAMによる加工シュミレーション技術がキーテクノロジーとなります。今回は３D CAD/CAMの活用例として、小物・複雑形 状品の加工例をご紹介します。 1.2 R0.6 ＜加工事例のスペック＞ φ2 材質：SKH51 6-溝幅0.4、深0.3 160° 焼入硬度 HRC62～64 最大径：φ2ｍｍ 全長：11ｍｍ 加工工程：CAD/CAM →複合自動盤加工 →焼入れ 11 加工ロット数：100個 この製品は、φ2mm全長11mmの針状形状ですが、長手方向に1.2mm幅の溝が途中に角度を持って彫り込まれています。一般的な旋盤 ではこのような形状の部品加工は不可能であり、特にロットが5０個や10０個といった比較的小ロットの場合はマシニングを用いて加工す ることが一般的です。複合自動盤は加工の自由度が高く、この部品のような形状であっても容易に製作が可能ですが、プログラム作成の時 間に非常に多くの工数を必要とするため、一般的には小ロットの加工を行うと高コストとなってしまいます。しかし複合自動盤と３D CAD/CAMを組み合わせると、本来は1000個、10000個といった量産品の加工を得意とする複合自動盤であっても、３次元の複雑形状、小 ロットの部品を効率的に加工することが可能となります。 3D CAD/CAMによる加工シュミレーション このような複合形状の加工の場合、まず3D CADでモデリングを行い、次に３D CAMを活用して、加工手順・使用工具の選定・加工条件 の最適化を下図のようなシュミレーション機能で行なった上で、実際の加工プログラムとなるNCデータを作成します。３D CAD・CAMを 用いずにこのようなプログラムを作成しようとすると、テスト加工まで含めて、2日や3日といった時間が必要になることも珍しくはありま せん。３D CAD/CAMの利用とシミュレーションの活用により、極めて効率的、かつ高品質な加工が可能となるのです。 使用システム 「3D CAD: Solid Works」「3D CAM: ESPRIT」 必見！精密部品の設計・調達のノウハウを「精密部品VA設計・製作.com」で公開しました！ プラスエンジニアリングでは精密部品設 計・調達時に必要なノウハウについての情 報を「精密部品VA設計・製作.com」として インターネットで公開いたしました。また プラスエンジニアリングが手掛けている特 注製作品についても製作可能スペックや対 応部品範囲を多数掲載しています。ぜひ設 http://sol.pluseng.co.jp/ 計・調達時にご参考ください！ 技術問合せ、工場見学、技術セミナーのご依頼は 弊社ホームページからまたは又は各営業担当にご相談ください

PEC 発行：プラスエンジニアリング株式会社Technical Report 2016/1 Vol.8 無断転載を禁ず 〒171-0014 東京都豊島区池袋2-47-3 精密部品ＶＥ設計製作レポート TEL : 03-3985-3221FAX : 03-3986-0770 「精密部品VE設計製作レポート」は、開発・設計者向けの技術情報をお伝えする技術レポートです。印刷の上、ぜひ貴社内でご回覧ください。 設計者のための精密部品VE事例（複合加工機による角物加工事例） 精密部品設計に役立つ、精密部品のVE・コストダウンに関わる情報をご紹介いたします。 複合加工機による角物加工のコストダウン事例 複合加工機は「NC旋盤にマシニングセンタ機能を付けたもの（旋盤型）」と「マシニングセンタにNC旋盤の機能を付けたもの（マシニン グセンタ型」の2種類に大別できます。「旋盤型」が主流となっていますが、航空機市場向け等、大型部品の内径加工や深穴加工のニーズ から近年「マシニングセンタ型」の複合加工機が続々と発表されています。 弊社の複合加工機は「旋盤型」ですが、そのミリング機能を活用して、一般的にはフライス盤やマシニングセンタでの加工メニューであ る「角物」であっても、形状・サイズとロット数によっては複合加工機を活用し大幅な工数削減を実現しています。 今回はその実現例をご紹介いたします。 左図の加工例は外形 18 x 45 x 82.5の典型的な角物加工品で 7.5 10.5 す。通常であればこの製品は板形状の材料からフライス（また はマシニングセンタ）で仕上げる製品になります。しかしフラ イス加工の場合、材料取り→1面目加工→2面目加工→3面目加 10.5 42.5 55 工→（4面目or面取り加工）と多くの段取り替えが発生し人手 27.545 をかけることになります。 数個レベルの加工であればそれでも良いのですが、数十個、 数百個となるとこの段取り工数だけで加工コストの半分を占め てしまいます。 4-φ10 この段取り削減に複合加工機が威力を発揮することになるの です。 ＜加工事例のスペック＞ ＜コストダウン実績＞ 材質：SK３ φ60材使用 ＊50個加工時 加工工程： ①材料費：23%削減 CAD/CAM ②段取り時間：70％削減 φ8H7 →複合旋盤加工 ③機械加工時間：15%増加 82.5 20 →窒化処理 ④人作業時間：50%削減 加工ロット数：50個 ⑤表面処理費：変わらず ⑥加工LT：30％削減 7.5 トータルCD率：40％ 3D CAD/CAMによる加工シュミレーション 複合加工機で加工する場合の工順をCAMのｼｭﾐﾚｰﾀ画面でご紹介します。 このように丸材から一段取りで完成品まで連続加工出来てしまいます。 技術問合せ、工場見学、技術セミナーのご依頼は 弊社ホームページからまたは又は各営業担当にご相談ください