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B軸の基礎知識|4軸・5軸加工機の特徴とおすすめのCAD/CAMシステム

2019年08月20日(火) 更新

工作機械の操作を覚えたい場合、座標軸というのは基本でありながら、非常に重要な要素となります。座標がどのような役割を持っており、どのように動かすことができるのかを理解することで、ミリングをはじめとする工作機械の操作がより容易になることでしょう。ここでは、座標軸の中でも特殊なB軸とはいったいどのようなものなのか、B軸が使えるマシニングセンタや、B軸加工のデータを作成できるCAMについて詳しく解説します。

B軸の基礎知識

B軸とは

B軸というのは、マシニングセンタにおいて、Y軸の周囲を回転する軸のことを言います。マシニングセンタにはY軸のほかにも、X軸とZ軸という直線軸があります。Y軸の役割は、作業原点に対して垂直方向に動作して対象物の加工を行うことです。なお、B軸のような回転軸は1つではなく、その他にもA軸とC軸という回転軸を有しています。

このように回転をして円形動作を行うB軸というのは、すべての工作機械に存在しておらず、4軸加工機や5軸加工機(5軸制御マシニングセンタ)などの、多数の軸を有する工作機械に備わっているのです。

A軸とC軸

ここで、B軸以外の回転軸についても、簡単に解説しておきます。

A軸

A軸は、直線軸の中の水平方向に動作をするX軸の周囲を回転する軸です。

C軸

X-Y面に対して垂直に動く立体的なZ軸の周囲を回転する軸です。

4軸加工機や5軸加工機においては、主軸となるX軸、Y軸、Z軸の軸移動に加えて、A軸、B軸、C軸が同時に回転します。そのため、ワークの角度や位置を変えて、従来の加工では実現できなかった複雑で精度の高い形状の加工ができるようになったのです。その他にも、何度も付け替えをしなかった軸加工機と違い、1度の段取りで複数工程をまとめて行えるようになったので、加工時間の短縮や作業効率の向上、必要な治具を減らしてコスト削減などの実現の可能性が高くなりました。

B軸を持つマシニングセンタの種類

マシニングセンタとは

マシニングセンタとは、MC(machining centerの略)とも呼ばれており、工具交換機能を備える工作機械です。NC旋盤やNC複合旋盤などの工作機械は、タレットに工具を取り付けて手動で回転させて刃物を交換します。一方で、マシニングセンタは、自動で工具を交換してくれるので、より自動化が進んでいるといえるでしょう。

また、NC工作機械は材料を回転させて切削するのですが、マシニングセンタは材料を固定して刃物を自由に動かして切削を行うという特徴があります。CADデータを基にして金型を加工することができ、マシニングセンタの種類によって横形、立形、門形などの種類に分類されるケースが多い傾向です。

4軸加工機

4軸加工機の場合、A軸、B軸、C軸の回転軸の内、一つだけが備わっているものを言います。つまり、直線軸であるX軸、Y軸、Z軸に加えていずれかの回転軸を有した4つの軸のマシニングセンタとなるのです。B軸を有しているマシニングセンタの場合、横形マシニングセンタがそれに該当します。テーブルの一部が水平方向に回転するため、テーブルを好きな回転角度に設定・調整をして使用することが可能です。

このマシニングセンタでは、側面の多面加工に対応しています。また、横形マシニングセンタのメリットとしては、横型であることから、材料を切削した際の切りくずは、そのまま下に落ちるので、加工物に切りくずを溜めたくない場合に有効です。

5軸加工機(5軸制御マシニングセンタ)

4軸加工機に加えて、5軸加工機(5軸制御マシニングセンタ)では、直線軸であるX軸、Y軸、Z軸に加えて、A軸、B軸、C軸のいずれか2つの回転軸を有するマシニングセンタのことを言います。B軸を備えるパターンとしては、次の2つのケースがあります。

・B軸、C軸を備える
X軸を中心とした傾斜テーブルにZ軸を中心とした回転テーブルを持ち、傾斜軸としてB軸とC軸を備えるタイプがあります。

・B軸、A軸を備える
X軸を基準として傾斜し、回転軸としてA軸とB軸を備えるタイプなどがあります。

上記のように、5軸加工機には複数のタイプがあります。5軸加工機の導入を検討する際には、自社が「現在どのような加工物を作っているのか」「今後どのような加工物を開発していきたいのか」など、メーカー仕様や構成、問題点などを整理、確認しながら、有効なマシンを検討するようにしましょう。

B軸を使った加工も作成できる「FeatureCAM」

4軸加工機や5軸加工機を動作させるためのデータを作成する場合には、それらに対応しているCAMを使用しなければなりません。B軸を使った加工も作成できるCAMとしては「FeatureCAM」がおすすめです。主な製品仕様は以下の通りです。

製品:FeatureCAM

特徴:Ultimateでは、複合旋盤加工に対応しています。3次元データがあれば、面直方向への値や径設定などの加工が簡単に設定できます。さらに、自動認識機能で、穴や2次元加工データを自動抽出できるので、少ない工数で簡単に加工データが構成することが可能です。

B軸を駆使して複雑で高精度な加工を

B軸とは、4軸加工機や5軸加工に備わっている直線軸とは異なる回転軸であり、回転することによってより複雑で高精度な加工を実現することができます。それぞれの加工機に加えて、対応しているCAMが必要となるので、FeatureCAMなどのようなCAMソフトを用意する必要があるでしょう。まずは、問い合わせをしてみてはいかがでしょうか。

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