4 軸 CNC とは: マシンの種類、価格、利点

4 軸 CNC 加工は精密製造における大きな進歩であり、従来の 3 軸マシンに比べて機能が強化されています。回転軸を導入することで、これらのマシンの汎用性が向上し、メーカーは複雑な部品をより効率的に作成できるようになります。

4軸CNCとは何ですか?

4 軸 CNC、または 4 軸 CNC 加工は、CNC (コンピュータ数値制御) マシンが XNUMX つの軸に沿って同時に動作する高度な製造プロセスです。これらの軸には、標準の X、Y、Z の線形軸と、X 軸を中心に回転する A 軸と呼ばれる追加の回転軸が含まれます。

この追加された回転機能により、3 軸 CNC マシンでは実現が困難または不可能な複雑な部品や複雑な形状の加工が可能になります。一般的な用途には、ワークピースの複数の側面に、位置を変更せずに正確な穴、輪郭、および角度付きカットを作成することが含まれます。

4 軸 CNC はどのように機能しますか?

4軸CNC加工は、 CNCマシン 切削工具を X、Y、Z 軸に沿って移動させながら、同時にワークピースを A 軸上で回転させます。この追加の回転軸により、マシンはさまざまな角度から部品を加工できるため、手動で再配置することなく複雑で精密なコンポーネントを作成できます。

プロセスは、CAD (コンピュータ支援設計) ソフトウェアで部品を設計することから始まり、次に CAM (コンピュータ支援製造) ソフトウェアで CNC マシンのツールパスを生成します。ワークピースと切削工具をセットアップした後、マシンは X、Y、Z 軸に沿って移動し、A 軸でワークピースを回転させて加工を開始します。最後に、クリーニングやバリ取りなどの仕上げ作業を実行して部品を完成させます。

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4 軸 CNC マシンの種類

4 軸 CNC マシンは、設計と動作機能に基づいてさまざまなタイプに分類できます。一般的なタイプは次のとおりです。

4軸CNCフライス盤

4 軸 CNC フライス盤は、おそらく最も一般的なタイプの 4 軸 CNC マシンです。A 軸 (X 軸を中心に回転) が含まれているため、切削工具は複数の角度からワークピースにアプローチできます。この機能は、従来の 3 軸フライス加工では不可能な、角度付きカット、スロット、穴、複雑な輪郭などの複雑な形状を加工するのに不可欠です。

主なメリット：

• 再配置することなく、ワークピースのすべての側面を精密にフライス加工できます。
• 金属、プラスチック、複合材料など、さまざまな材料を加工できます。
• タービンブレード、エンジン部品などの用途でよく使用されます。 カビ.

4軸CNC 旋盤 マシン

4 軸 CNC 旋盤では、ツールが X、Y、Z 軸に沿って移動しながらワークピースを回転させることが可能で、A 軸によりツールがさまざまな角度からパーツにアプローチできます。この追加の回転機能により、メーカーはシャフト、ギア、複雑なねじ山パターンなど、3 軸旋盤では難しい複雑で精密なパーツを製造できます。

主なメリット：

• 複雑なプロファイルと輪郭を持つ部品の作成を可能にします。
• アンダーカット、複雑なねじ、多面旋削などの高度な機能を生成できます。
• 金属（鋼、チタンなど）、プラスチック、木材など、幅広い材料に使用できます。

4軸CNCルーターマシン

4 軸 CNC ルーターは、大型のワークピースの精密な切断と成形を行うために設計されています。A 軸によりワークピースを回転させることができるため、ルーターは複数の角度で切断できます。この機能は、木材、複合材、プラスチックなどの材料の複雑な彫刻、角度付きカット、複雑なデザインに不可欠です。

主なメリット：

• 高精度が要求される大型部品の加工に最適です。
• 対象デバイス 大量生産全体的な製造時間を短縮します。
• 木材、プラスチック、複合材によく使用されますが、柔らかい金属も扱うことができます。

表 1: 適切なタイプの 4 軸 CNC マシンを選択するのに役立ちます。

基準	フライス加工	旋盤	ルータ
複雑な形状（角度付きカット、スロット）?	はい	いいえ	はい
円筒部品の旋削加工ですか?	いいえ	はい	いいえ
航空宇宙、自動車、医療部品ですか?	はい	はい	いいえ
複雑なねじ山やアンダーカットが必要ですか?	いいえ	はい	いいえ
大型の工作物（木工、看板）ですか？	いいえ	いいえ	はい
多用途の材料（金属、プラスチック、複合材料）?	はい	はい	はい
大量生産ですか？	はい	いいえ	はい
木材、複合材、または柔らかい素材を扱っていますか?	いいえ	いいえ	はい

4軸CNCマシンの価格帯

一般的に価格は20,000円前後から〜へハイエンドモデルでは 70,000 ドル以上になります。たとえば、Haas、Mazak、DMG Mori などのブランドはハイエンドの 4 軸 CNC マシンで知られており、その価格は、あまり知られていないブランドやジェネリック ブランドよりも大幅に高くなることがあります。ミッドレンジの Haas 4 軸フライス盤の価格は、約 50,000 ドルから 80,000 ドルです。

さまざまなモデルに基づいた価格設定の例をいくつか示します。

• ドイツの技術を搭載した高品質小型CNC加工センター VMC850: 20,700円からand25,600.
• VMC1580 4軸CNCフライス盤: 価格は55,000からto64,000.
• XH7126 ユニバーサル高品質台湾スピンドル金属CNCフライス盤 VMC420: 価格は14,000からto28,800.

コストはブランド、スピンドルパワー、ツールチェンジャー容量、自動化レベルなどの追加機能によっても異なります。たとえば、4軸 マシニングセンター 高速スピンドルと大型ツールマガジンを備えたフライス盤は、標準的な 4 軸フライス盤よりも大幅に高価になる可能性があります。

4軸CNCマシンの主な利点

4 軸 CNC マシンは、特に効率、汎用性、精度の面で、従来の 3 軸マシンに比べていくつかの利点があります。以下は、幅広い業界で 4 軸 CNC 加工が非常に価値のあるものになる主な利点です。

1. 高精度と柔軟性: 4 番目の軸を追加することで、複雑な形状でも精密かつ正確に切断できます。これは、不規則な形状や曲面を持つ部品に特に便利です。
2. 効率の向上: 4 軸マシンは、XNUMX 回のセットアップで多面加工を実行できるため、複数のクランプ操作の必要性が減ります。これにより、セットアップ時間と位置決めエラーが最小限に抑えられ、生産サイクルが速くなります。
3. コスト削減: 4 軸マシンへの初期投資は高額ですが、長期的にはコストを大幅に削減できます。セットアップ時間の短縮、固定具の削減、材料の使用率の向上により、運用コストが削減されます。
4. 高度な機能これらのマシンは、金属、プラスチック、複合材など、さまざまな材料を扱うことができます。また、穴あけ、タッピング、ねじ切りなどの作業をすべて 1 回のセットアップで実行することもできます。
5. 安全性と自動化の向上: 4 軸 CNC マシンは高度に自動化されており、手動介入の必要性が減ります。これにより安全性が向上するだけでなく、XNUMX 時間稼働が可能になり、生産性が最大限に高まります。

4 軸 CNC マシンには数多くの利点がありますが、考慮すべき潜在的な欠点もいくつかあります。これらの欠点は、多くの場合、コスト、複雑さ、および特定の運用上の課題に関連しています。

• 初期費用が高い: 4 軸 CNC マシンは、複雑さと機能が増すため、3 軸マシンよりも高価です。
• 操作の複雑さ: 多軸加工と高度なプログラミングの経験を持つ熟練したオペレーターが必要であり、学習曲線が急になります。
• 維持費可動部品が増えて複雑になると、メンテナンスコストが高くなり、修理の頻度も高くなる可能性があります。
• 複雑なジョブのセットアップ時間が長くなる複雑な部品の初期セットアップには時間がかかり、正確な位置合わせとツールの配置が必要になります。

4 軸 CNC 加工の応用

高精度と複雑性が求められる業界では、4 軸 CNC 加工が大きなメリットをもたらします。例:

• ジュエリーとアート: 精巧な彫刻、カスタムデザイン。
• 航空宇宙： タービンブレード、構造部品。
• オートモーティブ・ソリューション : エンジン部品、トランスミッション部品。
• 医療機器： 手術器具、インプラント。

3軸CNC vs. 4軸CNC vs. 5軸CNC vs. 6軸CNC

ここでは、3 軸、4 軸、5 軸、6 軸の CNC マシンを比較し、それぞれの違い、機能、最適な用途を理解しやすくします。

表2: 軸数の違いによるCNC加工の違いの比較

機能	3軸CNC	4軸CNC	5軸CNC	6軸CNC
ムーブメント	3 つの直線軸 (X、Y、Z)	3 リニア + 1 ロータリー (A)	3 リニア + 2 ロータリー (A、B)	3 リニア + 3 ロータリー (A、B、C)
以下のためにベスト	シンプルな部品、試作	角度のある多面体パーツ	複雑な形状、高度な部品	極めて複雑で高精度な部品
費用	最低	穏健派	ハイ	すごく高い
複雑	Basic	穏健派	高機能	高度に先進的
設定時間	ショート	穏健派	長い	長い
精度	Basic	穏健派	ハイ	すごく高い
申し込み	簡単な加工作業	複雑な多角度部品	航空宇宙、医療、自動車	非常に複雑で特殊な部品

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