4 軸 CNC フライス加工とは何ですか?
4 軸 CNC フライス加工は、標準の 3 つの直線軸 (X、Y、Z) に回転軸 (通常は X 軸の周りを回転する A 軸) を追加する加工プロセスです。これにより、手動で位置を変更することなく、切削工具が複数の角度からワークピースにアプローチできるようになります。 3 軸加工と比較して、4 番目の軸は複雑な形状に必要なセットアップの数を大幅に減らし、輪郭のある表面の表面仕上げを改善し、3 軸だけでは困難または不可能な螺旋状のスロット、角度のある穴、複雑なアンダーカットなどのフィーチャーの加工を可能にします。
実際には、4 軸フライス加工は、複数の面での加工が必要だが、5 軸加工機の完全なチルト機能は必要ない部品に広く使用されています。一般的な用途には、インペラ、タービンブレード、自動車部品、医療機器部品、カスタム産業機械部品などがあります。 4 番目の軸は、機械ベッドに取り付けられた回転テーブル (インデクサー) として、または機械の設計に組み込まれた回転軸として実装できます。
3 軸加工に対する 4 軸加工の主な利点
セットアップ時間の短縮と精度の向上
3 軸加工では、5 面または 6 面での作業が必要な部品に複数のセットアップが必要になる場合があり、それぞれのセットアップで位置合わせエラーが発生する可能性があります。 4 番目の軸で部品を回転させることにより、1 回のクランプで複数の面を加工できます。これにより、時間が節約されるだけでなく、すべてのフィーチャーが単一のデータムから参照されるため、寸法の一貫性も向上します。これは、調達専門家にとって、リードタイムが短縮され、セットアップのずれによるスクラップのリスクが低下することを意味します。
複雑な形状の機械加工
4 軸フライス加工により、特別な治具や複数の操作が必要となるらせん状のパス、湾曲したスロット、および複雑なプロファイルの切断が可能になります。例えば、はすば歯車やシャフトの螺旋溝などを4軸同時補間で効率よく製作できます。部品を設計するエンジニアは、4 軸機能によってどのように工具へのアクセスが簡素化され、カスタムのワークホールドの必要性が軽減されるかを検討する必要があります。
表面仕上げの向上
切削中にワークを回転させることができるため、工具はより好ましい噛み合い角度を維持でき、工具痕が減少し、面品位が向上します。これは、3 軸アプローチにより二次研磨が必要な段付きまたは波形の仕上げが生じる輪郭のある表面に特に有益です。
4 軸加工の設計上の考慮事項
4 軸 CNC フライス加工を最大限に活用するには、設計者とエンジニアはいくつかの実践的なガイドラインを念頭に置く必要があります。:
- 部品の向き: ほとんどの機能に 1 つまたは 2 つのセットアップでアクセスできるように回転軸を計画します。過度の工具オーバーハングにより、スピンドルがキャビティに深く到達する必要を避けてください。
- ツールのアクセシビリティ: 回転軸があっても長い工具ではたわみが発生する場合があります。標準的な工具長を可能にするために、深いポケットと内部コーナーを適切な半径に保ちます。
- ワークホールディング: 回転治具またはコレット チャックは、薄肉部分を変形させることなく十分なグリップ力を提供する必要があります。繊細な部品には位置決め機能やソフトジョーの追加を検討してください。
- 許容値スタック: 4 軸ではセットアップ誤差が軽減されますが、回転ごとに独自の回転位置決め公差が生じます。高精度フィーチャーの場合は、同じ方向で加工される重要な寸法を指定します。
部品の形状が加工コストと実現可能性にどのような影響を与えるかをより深く理解するには、当社の CNC機械加工サービス ページでは、設計レビューと DFM 最適化について説明します。
4 軸加工と 5 軸加工を選択する場合
4 軸フライス加工と 5 軸フライス加工のどちらを選択するかは、部品の複雑さ、生産量、予算によって異なります。実際の比較は次のとおりです:
| 要素 | 4軸フライス加工 | 5軸フライス加工 |
|---|---|---|
| パーツの複雑さ | 複数の面、らせん状の特徴、アンダーカットは同時傾斜を必要としません | 複雑な自由曲面、アンダーカットのある深いキャビティ、タービンブレード、金型 |
| セットアップの削減 | 通常、3 軸セットアップを 3 ～ 5 から 1 ～ 2 に削減します。 | ほとんどの部品を 1 回のセットアップで加工できます |
| 工具コスト | 下部（標準ツール） | より高い (より短い剛性ツールが必要、場合によってはカスタム) |
| 機械の時給 | 5軸未満 | 機械の複雑さとメンテナンスにより高くなる |
| 正確さ | ほとんどのアプリケーションに非常に適しています | 複雑な輪郭にも最適 |
部品を 4 軸機械で 2 つまたは 3 つのセットアップで加工できる場合、多くの場合、5 軸機械を使用するよりもコスト効率が高くなります。ただし、部品に深刻なアンダーカットがある場合、または工具の噛み合いを維持するために継続的な傾斜が必要な場合は、5 軸が必要になります。経験豊富な機械加工パートナーと部品の形状について話し合い、最適なプロセスを決定してください。
4 軸フライス加工のコストへの影響
4 番目の軸を追加すると、機械の購入コストが増加し、場合によってはプログラミング時間が増加しますが、多くの場合、セットアップが減り、労力が減り、スクラップ率が低下するため、部品あたりの全体的なコストが減少します。少量生産 (10 ～ 500 個) の場合、セットアップ時間は大幅に節約されます。大量生産の場合は、3 軸マシンの専用治具を使用したほうが経済的である可能性がありますが、複数の操作が必要な場合は 4 軸の方が取り扱いが軽減されます。
見積もりを依頼する際は、重要な公差と表面仕上げの要件を含む詳細な図面を提供してください。 4 軸対応のショップは、お客様の部品にロータリーインデックスの利点があるかどうかを迅速に評価できます。コスト要因の詳細については、こちらをご覧ください。 CNC加工コストガイド.
4軸加工部品の品質保証
4 軸部品の検査では、直線寸法だけでなく、角度位置や、さまざまな面にわたって回転した同心性の特徴もチェックする必要があります。回転プローブや専用ゲージを使用した三次元測定機検査が一般的です。サプライヤーが、データム平面に対する穴の真の位置など、4 番目の軸で加工されたフィーチャーを測定できることを確認してください。信頼できる機械加工パートナーは、品質計画にこれらのチェックを含めます。
Honke Precision では、エンジニアリング チームがすべてのプロジェクトをレビューして、加工戦略、工具の選択、検査基準を最適化します。次の 4 軸 CNC フライス加工プロジェクトについてご相談になりたい場合は、お問い合わせください。