「4軸加工機の基礎知識」

4軸加工機とは、いったいどのような機械なのかについて詳しくご紹介します。

4軸加工機はマシニングセンタの一つ

4軸加工機というのは、マシニングセンタの1つの種類です。マシニングセンタというのは、コンピュータ制御（CNC）によって金属部品を自動で切削、表面加工などの加工ができるマシンのことをいいます。現在、製造業の世界においては非常に幅広い分野で導入されています。

研削や穴あけなどの加工で精度を高くすることができるということで、金属加工においては必要不可欠な機械設備となっているのです。従来の一般的なNC工作機械などでは、作業者がドリルや旋盤、エンドミルなどの工具の交換を手動で行っていました。一方、マシニングセンタでは工具自動交換機能などが搭載されているため、工場や製作所の無人化や省力化によるコスト削減も可能となっています。

そんなマシニングセンタの世界では、一般的なXY軸を主軸とした2軸加工だけではありません。XYZ軸による3軸加工、さらに軸方向を増やして4軸や5軸などの加工に対応しているマシニングセンタも存在しているのです。

4軸加工機の特徴

なかでも4軸加工機というのは、よくある三次元加工機に新たな回転軸が1軸加わった加工機のことをいいます。4軸加工機は、横型マシニングセンタに備わっているケースが多い傾向です。ここでは、横型マシニングセンタの4軸加工についてご紹介します。

横型マシニングセンタでは、コラムがX軸方向に動く役割、サドルがY軸方向に動く役割、そしてテーブルがZ軸方向に動く役割を有しています。さらに、4軸加工機にはテーブルの一部分が水平方向（B軸）に回転することで4軸の動きを実現しているのです。これによって、より複雑で複数の治具を使った複合加工に対応できるようになっています。

もちろん、横型マシニングセンタ以外でも4軸加工を導入しているマシニングセンタの種類がありますが、横型マシニングセンタは横から削っていくため、切りくずが加工物の上に溜まりづらく、刃物が食い込んでしまうなどの不具合が起こりにくいため、横型中心での採用が多い傾向となっています。

「4軸加工機でできること」

4軸加工機では、具体的にどのようなことができるのかについてご紹介します。

加工物の4面を同時に加工できる

4軸加工機の最大のメリットは、最大で4面を同時に加工できるということです。2軸加工機や3軸加工機では、1台もしくは1工程では手作業で面替えしなければならないというデメリットがあります。それとは違い、4軸加工機では同時に加工することができるようになるので、作業工程を簡略化させることができるでしょう。また、人の手が介入しないことから、2軸加工機や3軸加工機よりもさらに高い加工精度を維持させることが可能です。

多様な形を加工できる

4軸加工機を使用することで、より複雑で多様な加工作業に利用することができます。たとえば、円筒形の金属加工をしたい場合、スパイラル形状・穴あけ加工、ミーリング加工といった特殊な加工が1工程でできるようになるでしょう。さらに、大物の側面の多面加工にも向いています。

その他にも、部品を回転させながらXYZ軸を同時に制御して三次元加工をすることができるため、不定形の金属加工も簡単に動作せられるようになるのです。たとえば、程度によるものの、凸型形状のものであっても、加工対象物に刃物さえ届かせることができれば可能となります。

このように、4軸加工機は複雑な形状の加工物の制作に対してメリットが大きいといえるでしょう。

「4軸加工を行う際に使用したいCAMとは？」

4軸加工機を利用して金属加工をしたい場合、どのようなCAMを使ってもいいというわけではなく、4軸加工に対応しているCAMを選択することが必要です。たとえば、「FeatureCAM」では、同時4軸での作業を設定するための専用加工設定が存在しています。非常にわかりやすく設定できるシステム構造となっているため、三次元加工のような流れで簡単に設定することができるでしょう。

工具負荷を考慮した荒加工設定や、工具系を指定することで削り残し加工ができるなどの豊富な加工設定も可能となっています。作成したCAMデータのポストプロセッサを使用することでNCデータへと変換することも可能です。外部CADデータの取り込みも可能なので、自社以外のCADデータを利用することもできます。

ただし、4軸加工機へのNCデータを作成するためには、専用のポストプロセッサを追加する必要があるため注意しましょう。

「4軸加工機で複雑な金属加工を実現」

マシニングセンタなどの工作機械は、近年三次元だけではなく4軸・5軸といった加工にも対応できるようになっています。軸方向が増えることによって、作業工程や人の手の介入を減らすことができるので、加工精度をより高くすることが期待できるでしょう。ただし、4軸加工のNCデータを作成するためには、それに対応しているCAMが必要となります。

CAMを選択する際には、ポストプロセッサも含めて、4軸加工に対応しているのか、しっかりと確認するようにしましょう。

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