【SUS304全周R加工で生じやすい課題】

自動車、鉄道、航空機分野の試作部品では、小型化と軽量化に加え、複雑形状や高い寸法精度が求められます。なかでも、底面を除く角部すべてにR形状を設ける全周R加工は、工具の接近方向が限られるため、一般的な3軸マシニングセンタでは加工が難しい形状です。

加工面が多い部品を複数回に分けて加工すると、そのたびに部品の固定と位置決めが必要になります。段取り替えが増えるほど、面同士の位置関係に誤差が生じやすくなり、加工時間も長くなります。

さらに、SUS304は粘りがあり、加工硬化が起こりやすいステンレス鋼です。工具条件が適切でない場合は、工具摩耗、びびり、バリ、面粗度の悪化につながります。全周Rや狭い溝を持つ小型部品では、工具剛性と干渉回避の両方を考えた加工方法が必要です。

【SUS304製小型部品の加工仕様】

〈15×20×28mmの全周R形状〉

今回の加工事例は、SUS304を使用した約15×20×28mmの小型精密部品です。最小溝幅は5mmで、底面を除くすべての角部にR1mmを設けています。

主な加工仕様は次のとおりです。

・材質はSUS304
・製品サイズは約15×20×28mm
・最小溝幅は5mm
・角部はR1mm
・対応ロットは1個から100個
・対応精度の目安は0.1mmから0.01mm
・主な対象分野は自動車試作、鉄道、航空機

実際に保証できる寸法公差や幾何公差は、形状、測定箇所、加工条件によって異なります。図面や3Dデータを確認し、必要な精度に応じて加工工程と検査方法を検討します。

【同時5軸制御によるSUS304全周R加工】

〈松浦機械製作所MX-330を使用〉

加工には、松浦機械製作所の5軸マシニングセンタMX-330を使用しています。10面パレットチェンジャーを備えており、複数の加工を連続して進めやすい設備です。

5軸加工では、直線3軸に回転軸と傾斜軸を加え、工具またはワークの角度を変えながら加工します。多方向から工具を接近させられるため、3軸加工では工具が届きにくい側面や曲面にも対応できます。

全周R加工では、角度を固定して加工する5軸割り出し加工も選択肢になります。しかし、今回の形状を割り出し加工で仕上げる場合、工具の突出し量を長くするか、ロングネック工具を使用する必要がありました。

工具が長くなるほど剛性が低下し、切削時の振動が発生しやすくなります。びびりによる面粗度の悪化や、工具のたわみによる精度低下を避けるため、同時5軸制御による加工を採用しました。

【工具干渉を回避する加工条件】

〈最短突出しで工具剛性を確保〉

溝付近のR部には、ボール半径R0.5mmのボールエンドミルを使用しています。工具条件は、首下2.5mm、シャンク径6mm、突出し量15mmです。

小型部品の全周R加工では、工具の刃先だけでなく、シャンクやホルダーが製品に接触する可能性があります。干渉を避けるために工具を長くすると、剛性が低下して加工品質が不安定になります。

今回の加工では、工具やシャンクが製品に干渉しない範囲で、できる限り短い突出し量を設定しました。同時5軸制御で工具姿勢を連続的に変化させ、シャンクを製品から退避させながらR部を加工しています。

この方法により、次の効果が期待できます。

・工具やシャンクの干渉を回避できる
・短い工具を使用して剛性を確保できる
・びびりや工具のたわみを抑えられる
・全周Rを滑らかに仕上げやすい
・段取り替えによる位置ずれを抑えられる

単に5軸加工機を使用するだけでは、複雑形状を安定して加工できるとは限りません。製品形状、工具径、首下長さ、突出し量、ホルダー形状を確認し、干渉を回避できる工具姿勢と加工経路を設定することが重要です。

【夜間運転を活用した短納期対応】

〈1素材から2個を連続加工〉

試作部品や開発部品では、展示会、評価試験、組立日程に合わせた短納期対応が求められます。一方で、SUS304の複雑形状加工は、無理に加工速度を上げると工具摩耗や品質低下を招く可能性があります。

今回の製品では、一つの素材から2個を削り出す加工工程を構築しました。1回の加工時間を夜間運転に適した長さに設定し、設備を停止させずに連続稼働させることで、翌朝には複数個の加工が完了する生産体制を整えています。

加工時間を単純に短縮するのではなく、無人運転とパレットチェンジャーを活用して設備稼働率を高める方法です。加工品質を維持しながら、試作や小ロット部品の短納期化につなげています。

案件の内容や設備稼働状況によっては、最短3日での納品にも対応可能です。実際の納期は、材質、形状、数量、検査項目、表面処理の有無などによって変わります。

【自動車・鉄道・航空機分野での活用】

〈自動車試作部品〉

自動車分野では、新機構の評価部品、センサー周辺部品、組立確認用部品など、量産前の小ロット試作が必要です。全周Rや狭い溝を持つ複雑形状も、同時5軸加工によって一体加工できる可能性があります。

〈鉄道関連部品〉

鉄道車両や保守設備では、耐食性や強度を求めてSUS304が採用されます。既存設備の交換部品、検査装置用部品、専用治具など、少量で継続的に必要となる部品にも対応できます。

〈航空機関連部品〉

航空機分野では、複雑形状に加えて高い品質管理が求められます。多面加工や曲面加工を工程集約することで、段取り替えによる誤差を抑え、安定した加工につなげます。

【試作1個から小ロットまで柔軟に対応】

有限会社エスアイティーは、多品種少量生産に特化し、1個の試作から100個程度の小ロットまで対応しています。

・開発初期の単品試作
・量産前の評価用部品
・工具干渉が発生する複雑形状部品
・全周Rや自由曲面を持つ部品
・3軸加工では工具が届かない多面形状
・長い工具では面粗度を確保しにくい部品
・生産設備や検査装置の専用治具
・廃番設備や旧型装置の補修部品

5軸加工に加え、マシニング加工、旋盤加工、ワイヤー放電加工、精密平面研削加工を組み合わせた工程にも対応しています。複数工程が必要な部品も、形状や要求精度に合わせた加工方法を検討します。

【三次元測定機による品質確認】

高精度なSUS304加工では、加工後の検査体制も重要です。工程ごとの確認に加え、最終工程では全数検査に対応しています。

カールツァイス製三次元測定機、キーエンス製三次元測定機、3Dスキャナ測定機、画像測定器などを使用し、部品形状や公差に応じた測定を行います。寸法だけでなく、キズ、打痕、バリなどの外観も確認します。

要求精度や検査項目を事前にすり合わせることで、加工と測定の両面から安定した品質を目指します。

【SUS304全周R加工の相談に必要な情報】

加工可否や見積もりを確認する際は、次の情報を用意すると打ち合わせがスムーズです。

・図面または3Dデータ
・材質
・必要数量
・寸法公差と幾何公差
・表面粗さ
・重点管理箇所
・表面処理の有無
・希望納期
・部品の用途

図面が完成していない試作段階や、他社で加工が難しいと判断された案件も相談可能です。3軸加工、5軸割り出し加工、同時5軸加工を比較し、工具剛性、干渉、加工精度、納期を考慮した工程を検討します。

【まとめ】

SUS304製品の全周R加工では、工具干渉、工具剛性、びびり、段取り替えによる位置ずれなど、複数の課題を解決する必要があります。

有限会社エスアイティーでは、松浦機械製作所MX-330による同時5軸制御を活用し、工具姿勢を変化させながら干渉を回避しています。最短突出しの工具条件を設定することで、剛性を確保し、複雑な全周R形状を安定して加工します。

自動車、鉄道、航空機分野の試作をはじめ、3軸加工では難しい小型精密部品、複雑形状部品、専用治具について、1個から100個まで対応しています。

【お問い合わせ先】

SUS304の全周R加工、同時5軸加工、工具干渉が発生する複雑形状について、図面または3Dデータを添えてご相談ください。

有限会社エスアイティー
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