CNC メーカー 精密な円筒部品の加工には、コンピュータ制御旋盤が用いられます。多くの場合、CNC旋盤とCNCターニングセンターという2つの主要な選択肢から選ばれます。どちらの機械も、金属またはプラスチックからシャフト、ピン、その他の円形部品を成形できます。この記事では、両方の機械について解説します。それぞれの部品、動作原理、長所、そして最適な用途を比較します。
CNC 旋盤センターとは何ですか?
CNC旋盤は、基本的な旋盤の設計をベースに、より多くの軸、回転工具、自動工具交換装置を追加したものです。旋盤加工だけでなく、 フライス加工または掘削 ワークピースを別の機械に移すことなく加工できます。旋盤の「マルチツール」バージョンと考えることができます。
CNC 旋盤センターは、通常 3 ～ 5 つの軸で動作します。
- Z軸: と同じ 旋盤部品の長さに沿って。
- X軸: 旋盤と同様に、中心に向かって、または中心から離れて。
- Y軸: パーツに対して垂直に移動し、中心からずれた穴やポケットを加工します。
- C軸: サーボモーター制御により部品自身の軸を中心に回転します。
- A軸またはB軸: 一部の高度なモデルでは、X 軸または Y 軸を中心に回転します。
ターニングセンターと旋盤を区別する主な部品は次のとおりです。
- ライブツール: 別個のモーターによって駆動される回転する切削工具。
- サブスピンドル: 反対側の端を加工するために部品をつかむことができる 2 番目のスピンドル。
- ツールチェンジャー: マガジンに多数のツールを収納し、自動的に交換します。
- エンクロージャー: チップや冷却剤を内部に保持する完全なドアまたは窓ガード。
- チップコンベヤー: 作業エリアからチップを除去するための統合システム。
旋盤加工センターは複雑な形状や大量生産に対応します。ユーザーは一度の段取りで部品を仕上げることができるため、作業時間とエラーのリスクを削減できます。
ポイント
- 1 台の機械で旋削、フライス加工、穴あけ、タッピングを処理できます。
- マルチタスクによりサイクル時間が大幅に短縮されます。
- 別途の必要性を減らす マシニングセンター; 床面積を節約します。
- 1回のセットアップで厳しい公差の形状を加工します
CNCターニングセンターの種類
ターニング センターには、次の 2 つの基本レイアウトがあります。
- 横型旋盤は、主軸が水平に配置されています。重力と傾斜ベッドを利用して切削片を落とします。
- 垂直旋盤センター 部品を垂直のフェースプレートまたはチャック上に保持します。重力でワークピースを保持し、ローディングを簡素化します。
| 機能 | 横型ターニングセンター | 垂直ターニングセンター |
|---|---|---|
| スピンドルの向き | 水平方向、上からツールが近づく | 垂直、チャックを上向きにし、工具を横方向に動かす |
| チップ管理 | 重力とコンベアの助けによりチップが落下する | チップがテーブルから落ちるので、効果的な回収が必要 |
| 以下のためにベスト | 小型から中型の部品、簡単なバー供給と自動化 | 重力を利用して位置を保持する大型で重い部品 |
| セットアップの複雑さ | 穏健派 | 低い; 重力は部品の保持を助けるが、一部のセットアップを制限する |
CNC旋盤とは何ですか?
A CNC旋盤 工作機械は、工作物を回転させながら切削工具で材料を削り取るように設計されています。その起源は古代エジプト（紀元前1300年頃）に遡り、16世紀にフランスを経て今日の現代の金属加工工具へと進化しました。この機械は、プログラムされたパスに沿って金属やその他の材料を加工し、シャフト、ピン、ブッシングなどの円形部品を成形します。
CNC 旋盤は通常、次の 2 つの軸で動作します。
- Z軸 (縦方向): 切削工具は回転部分の長さに沿って移動します。
- X軸 (左右): 切削工具は部品の中心に向かって、または中心から離れて移動します。
CNC 旋盤の主な部品は次のとおりです。
- 主軸台: スピンドルを使用して部品を保持し、回転させます。
- チャック：ワークピースを固定する CNC旋盤の主軸台.
- ツールタレット: 複数のポジションを提供 切削工具.
- テールストック: 自由端側から長いワークを支えます。
- ベッド: 可動部品に安定した基盤を提供します。
- コントロールパネル: プログラミングと操作のためのコンピュータ インターフェイスを収容します。
CNC旋盤は、面削り、旋削、ねじ切り、穴あけ（テールストック使用）、ボーリング、ローレット加工が可能です。シンプルな丸形状の加工や、短期から中期の生産ロット数に適しています。
ポイント
- 円筒部品の高精度化を実現。
- 小規模から中規模の生産工程でコスト効率に優れています。
- マルチタスク センターに比べて電力コストと運用コストが低くなります。
CNC旋盤の種類
ほとんどのショップでは、次の 3 つの基本的な旋盤レイアウトのいずれかを使用しています。
- フラットベッド旋盤 作業面と同じ高さに配置され、しっかりとしたサポートを提供し、重いカットにも適しています。
- 傾斜ベッド旋盤 ベッドを傾けることで、チップの流れが改善され、工具の交換が容易になります。
- 垂直旋盤 水平テーブル上で部品を保持し、重力を利用して大型または異形状のワークピースを固定します。
比較: CNC旋盤とCNCターニングセンター
| 機能 | CNC旋盤 | CNCターニングセンター |
|---|---|---|
| 軸の数 | 2（X、Z） | 3～5（プラスA/B/C） |
| ライブツーリング | いいえ | はい |
| スピンドル | 単発講座 | シングルまたはデュアル |
| エンクロージャー | オープンまたはスプラッシュガード | フルエンクロージャー |
| セットアップ要件 | 簡単な拡張で | より複雑 |
| 生産量 | 低〜中 | 中から高 |
| 多才 | 旋削加工に限定 | 旋削+フライス加工+穴あけ+タッピング |
精度と複雑さ
旋盤は正確な円形部品を確実に生産しますが、二次加工を行うためには停止して再設定する必要があります。ターニングセンターは、複数の軸と回転工具を用いて、偏芯穴やねじ山などの複雑な形状を、多くの場合再クランプなしで仕上げます。
生産量とスピード
基本的なCNC旋盤は、単純な短納期であれば無人運転が可能です。ターニングセンターのツールチェンジャーとバーフィーダーは、オペレーターの介入を最小限に抑えながら、連続的な大量生産を可能にします。
汎用性と機能
ターニングセンターは旋盤とフライス盤の機能を統合し、旋削、穴あけ、ボア加工、リーマ加工、タップ加工、フライス加工をすべて1台の機械で行います。この統合により、床面積が削減され、ワークの搬送が不要になります。
コストの検討
| 原価要素 | CNC旋盤 | CNCターニングセンター |
|---|---|---|
| 機械価格 | $ 50,000 - $ 150,000 | 200万ドル～000万ドル以上 |
| ランニングコスト | 10 時間あたり 20 ～ XNUMX ドル | 25 時間あたり 40 ～ XNUMX ドル |
| Y軸オプション | 無し | +30～000ドル |
| デュアルスピンドル | 無し | +80～000ドル |
| ライブツールキット | 無し | +20～000ドル |
| 床面積 | 100～200平方フィート | 200～400平方フィート |
| インストールとセットアップ | $ 5 000 – $ 10 000 | $ 10 000 – $ 20 000 |
| トータルレンジ | $ 55 000 – $ 90 000 | 240万ドル～000万ドル以上 |
| メンテナンス | 低い（軸数が少なく、ライブツールがない） | 高い（部品、ライブツールが多い） |
| トレーニング | 学習曲線が短い | 長い（多軸、ライブツール） |
CNC 旋盤センターは手動旋盤よりも優れている点は何ですか?
CNC旋盤は、手動旋盤よりもはるかに多くの機能を備えています。コンピュータ制御、最新の切削工具、そして高度なソフトウェアを使用することで、はるかに高い精度を実現します。また、部品間の加工においても、安定した一貫した加工を実現します。
これらの機械は、長時間の連続運転で休止時間を設けることで生産性を向上させます。手動旋盤では熟練した作業員が複数必要となることが多いのに対し、これらの機械では1人のオペレーターで作業を管理することができます。この仕組みにより、人件費が削減され、訓練に必要な時間も短縮されます。
ターニングセンターは切削エリアを囲い込み、ほとんどの作業を自動化することで作業場の安全性を高めます。手動旋盤では、オペレーターは鋭利で重い工具に近づかなければなりません。一方、ターニングセンターは作業員を危険区域から遠ざけ、事故のリスクを低減します。
CNC旋盤とターニングセンターはどちらも幅広い材料を加工できます。一般的なオプションには以下が含まれます。
- 金属： アルミニウム、銅、真鍮、ステンレス鋼、チタン
- プラスチック： ポリカーボネート、アクリル、ABSなどの硬質プラスチック
- 木材： 松のような針葉樹とオークのような広葉樹
- ワックス： 鋳型を作るために使用される特殊な鋳造ワックス
各機械はこれらの材料を確実に処理しますが、旋盤センターの追加のツールパスと高い送り速度により、厳しい作業に特に適しています。
主要業界とユースケース
| 業種 | 部品の例 |
|---|---|
| 自動車 | シャフト、ギア、カムシャフト、バルブハウジング |
| 航空宇宙産業 | プローブ、構造継手、ファスナー |
| 医療 | インプラント、手術器具、診断機器部品 |
| 石油業界 | ドリルビット、バルブ本体、カップリング |
| 電子 | コネクタ、導電性ピン、ハウジング |
| 木工 | 家具の脚、装飾スピンドル |
プロジェクトに適した機械の選択
CNC 旋盤とターニングセンターのどちらかを選択する場合は、次の点を考慮してください。
- パーツの複雑さ: 単純な円筒形パーツとマルチフィーチャパーツ。
- 出来高: 少量生産と大量生産。
- 予算: 初期投資と運用コスト。
- 柔軟性のニーズ: 単一目的とマルチタスク機能。
- 店舗フロアスペース: 複数のマシンと 1 つの統合センター。
| メッセージ | 「はい」の場合→選択してください | 「いいえ」の場合→選択してください |
|---|---|---|
| オフセンターミリングが必要ですか? | ターニングセンター | CNC旋盤 |
| 生産数量は 1,000 個を超えますか? | ターニングセンター | CNC旋盤 |
| 予算は100万ドル以下ですか? | CNC旋盤 | ターニングセンター |
| 複数のセットアップが必要ですか? | ターニングセンター | CNC旋盤 |
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まとめ：
CNC旋盤とCNCターニングセンターは、回転するワークピースを成形するという基本的な目的を共有しています。旋盤は2軸とシンプルな工具で基本的な部品を加工します。ターニングセンターは、回転工具、複数の軸、サブスピンドル、そして完全な筐体を備え、より少ない段取りで複雑な加工に対応します。
ご予算、部品設計、生産量に応じてお選びください。旋盤は、シンプルな部品であれば低コストでセットアップも迅速です。ターニングセンターは、大量生産や複雑な形状の部品であれば、汎用性と作業負荷の軽減を実現します。
部品リストと生産計画を慎重に検討することをお勧めします。現在のニーズに合致し、将来的により高度な作業にも対応できる機械をお選びください。
FAQ
旋盤センターは、モデルとサイズに応じて、12 個から 100 個を超える工具をマガジンに収納できます。
CNC旋盤は、切削片を機械内部に閉じ込める完全な筐体を備えています。この設計により、オープン旋盤に比べて飛散する切削片の可能性が低くなります。
この記事は、BOYI チームのエンジニアによって執筆されました。Fuquan Chen は、ラピッドプロトタイピング、金型製造、プラスチック射出成形の分野で 20 年の経験を持つプロのエンジニア兼技術専門家です。
