【5軸マシニングセンタとCAMによるSUS303加工事例】

5軸マシニングセンタによる精密加工では、複雑な形状を削る技術だけでなく、工具とワークの干渉を事前に確認することが重要です。一見すると比較的簡単な形状でも、工具の進入方向や周囲の壁との位置関係によって、使用できる工具が大きく制限される場合があります。

有限会社エスアイティーでは、5軸マシニングセンタとCAMを活用し、SUS303製の小型ステンレス部品を加工しました。製品サイズは約10mm×15mm×30mmで、4ヵ所のテーパー加工を備えています。このうち2ヵ所はエンドミルの底面を使用した加工が必要となる形状です。

今回の事例では、CAMによる切削シミュレーションと工具干渉チェックを通じて、加工に必要な工具寸法を検討しました。多面割り出しで対応できる形状でありながら、工具とワークのクリアランスが非常に小さく、事前の干渉確認が重要となった加工です。

【5軸加工で製作したSUS303ステンレス部品の特徴】

〈約10mm×15mm×30mmの小型精密部品〉

今回の加工品は、SUS303を使用した約10mm×15mm×30mmの小型部品です。SUS303は切削加工に適したステンレス鋼として知られ、機械部品や精密部品などに使用されています。

製品には4ヵ所のテーパー加工があり、そのうち2ヵ所はエンドミル底面での加工が必要でした。テーパーとは、面や穴などに一定の傾斜を設けた形状です。加工する位置や周囲の形状によっては、工具を傾けるだけでは十分な加工スペースを確保できない場合があります。

今回のような小型部品では、わずかな工具径の違いが干渉の有無に影響します。加工箇所に刃先が届くかどうかに加え、工具の首部やシャンクがワークに接触しないかを確認する必要がありました。

【5軸加工におけるCAMの干渉チェック】

〈NCプログラム作成と干渉確認を並行して実施〉

5軸マシニングセンタを活用するうえで、CAMは重要な役割を担います。CAMはComputer Aided Manufacturingの略で、CADデータなどをもとに加工工程や工具経路を作成するためのシステムです。

有限会社エスアイティーでは、CAMを使用してNCプログラムを作成するとともに、工具の干渉チェックを並行して行っています。NCプログラムは、工作機械に工具の移動や加工動作を指示するためのプログラムです。

5軸加工では、工具の位置だけでなく姿勢も変化するため、刃先以外の部分がワークや治具に接触する可能性があります。加工経路を作成する段階から干渉を確認することで、工具選定や加工方法を具体的に検討できます。

〈切削シミュレーションで必要な工具寸法を検討〉

今回の製品では、切削シミュレーションの結果、工具がワークに干渉しないようにするため、Φ0.5mm以下、首下3mm以上のエンドミルが必要と判断しました。

Φ0.5mmの工具を使用した場合でも、ワークと工具のクリアランスは0.1mm弱という非常に小さな条件です。クリアランスとは、工具と周囲の形状との間に確保される隙間を指します。

このような加工では、工具径だけでなく、首下長さやシャンク形状、工具の突出し量なども重要になります。刃先が加工箇所に届いても、工具の太い部分が周囲に接触すれば加工を進められません。CAM上で工具形状とワーク形状の位置関係を確認することが、適切な工具選定につながります。

【5軸加工の多面割り出しでも干渉確認が重要な理由】

〈比較的簡単な形状にも潜む加工上の課題〉

今回の製品は、多面割り出し加工で対応できる比較的簡単な形状です。多面割り出し加工とは、5軸マシニングセンタの回転軸を使用してワークや工具の向きを変更し、加工姿勢を固定して各面を加工する方法です。

同時5軸加工のように回転軸を連続的に動かす必要がない場合でも、工具の進入方向や周囲の形状によって干渉が発生することがあります。特に小型部品の狭い箇所では、工具のわずかな寸法差が加工可否を左右します。

今回の事例は、形状の複雑さだけで加工難易度を判断できないことを示しています。加工する面の数が少なくても、工具の底面を使用する必要がある場合や、周囲の壁が近い場合には、詳細な工具経路の検討が欠かせません。

〈シミュレーションと実加工の両面から確認〉

CAMによる干渉チェックは、加工前に問題となる箇所を把握するための有効な手段です。一方、シミュレーションで干渉がないことを確認しても、実際の加工では工具の取り付け状態や振れ、機械上の段取りなどを考慮する必要があります。

特に今回のようにクリアランスが0.1mm弱となる条件では、工具やホルダの実寸、突出し量などを確認し、慎重に加工を進めることが重要です。CAMによる事前検討と現場での確認を組み合わせることで、干渉リスクの低減につながります。

【5軸加工とMastercamを活用した加工体制】

有限会社エスアイティーでは、CAD/CAMにMastercamを使用しています。3Dデータをもとに加工工程や工具経路を検討し、マシニングセンタによる精密切削加工に対応しています。

5軸加工機としては、松浦機械製作所製MX-330やDMG森精機製DMU50シリーズなどを保有しています。製品形状や加工条件に応じて、多面割り出し加工や同時5軸加工を活用できる体制を整えています。

また、マシニング加工に加え、ワイヤー放電加工、平面研削加工、旋盤加工などにも対応しています。複数の加工方法が必要な部品についても、工程を組み合わせた製作の検討が可能です。

【5軸加工・3Dデータ加工のご相談について】

〈複雑形状や工具干渉が課題となる部品に対応〉

5軸マシニングセンタは、工具姿勢を柔軟に変更できるため、3軸加工では工具が届きにくい形状や、複数方向からの加工が必要な部品にも対応の可能性が広がります。

有限会社エスアイティーでは、同時5軸加工や3Dデータ加工にも対応しています。工具の干渉が課題となる製品や、二次元図面では表現しにくい複雑形状についても、CAMを活用して加工方法を検討します。

〈対応可能な主な材質〉

・アルミ：A5052、A2024、A7075
・鉄鋼材料：S45C、S50C、NAK55
・ステンレス：SUS303、SUS304
・その他、各種金属材料

材質や製品形状によって適切な加工条件は異なります。図面や3Dデータをもとに、工具選定、加工工程、保持方法などを検討します。

〈受け入れ可能なCADフォーマット〉

・Parasolid（x_t、x_b）
・STEP（STP）
・ACIS（SAT）
・DWG
・DXF
・IGES（IGS）

3Dデータをご提供いただくことで、製品形状の確認からCAMデータ作成、加工方法の検討まで進めることができます。

【5軸加工とCAMによるSUS303精密加工のまとめ】

今回の製品では、約10mm×15mm×30mmの小型部品に対し、4ヵ所のテーパー加工を行いました。うち2ヵ所はエンドミル底面での加工が必要であり、CAMによる切削シミュレーションから、Φ0.5mm以下、首下3mm以上の工具が必要と判断しています。

多面割り出しで加工できる比較的簡単な形状でも、工具とワークのクリアランスが非常に小さくなる場合があります。5軸マシニングセンタの性能を活かすためには、CAMによる工具経路の作成と干渉チェックを組み合わせることが重要です。

有限会社エスアイティーでは、CAMを活用した5軸加工を強みとし、同時5軸加工や3Dデータ加工にも対応しています。ステンレスの精密加工、工具干渉が課題となる小型部品、複雑形状のマシニング加工などでお困りの際は、お気軽にご相談ください。

【お問い合わせ先】

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