あなたの主要な課題 JS Precision の 5 軸ソリューション あなたにとっての核となる価値
超複雑な形状の機械加工 当社では、高い動的性能を備えた5 軸マシニング センター を導入し、5 面と完全曲面 を 1 台で加工できるようにしました。セットアップ。
これにより、複数のプロセスのエラーが排除され、 設計の自由度と精度 が強化され、製造チェーンが短縮されます。
ミクロンレベルの精度と優れた表面品質を確保 高剛性の5軸立型マシニングセンターと精密回転テーブル、高度な加工により品質を保証します。
機能テストや少量のバッチ生産に適した高品質の部品を生産し、コストとリスクを削減します。
複雑な部品のコストとサイクルの管理 カスタム 5 軸加工設計の最適化から効率的なプログラミングまで、透明な価格設定 でお手伝いします。
したがって、プロジェクトの開始時から製造リスクが最小限に抑えられ、総所有コストが最適化され、納期の競争力が維持されます。
重要なポイント:
5 軸 CNC の基本的な利点は、最も難しい幾何学的加工を 1 回で実行できることです。これにより、精度の源である 複数の設定によって生じる累積誤差 の問題を完全に解決できます。
5 軸マシニング センターでは、軸の数よりも、優れた位置決め精度 (0.002 mm など)、良好な再現性、強力な機械剛性を備えていることが重要です。
複雑な部品の 5 軸加工の場合、初期段階でメーカーと協力して製造容易性設計を行うことで、コストと時間を最大 30% 節約 できます。
5 軸フライス加工サービスは、プロトタイピング用の最も独創的なツールの 1 つであるだけでなく、複雑な部品の小規模から中規模のバッチ生産にコスト効率の高いソリューションも提供します。
精密加工を実現するにはどうすればよいですか? JS Precision の 5 軸 CNC 加工ソリューション
超高精度加工には5軸CNC加工が不可欠であり、JSプレシジョンはこの基盤技術を中心に充実した技術体系を開発しました。当社の 5 軸マシニング センターは最小 0.001 mm の公差精度 を達成できます。これは、従来の 3 軸マシニングの 0.005 mm よりも大幅に優れています。
この精度は、ASME Y14.5-2009 寸法公差規格 の範囲内に十分収まります。当社は非常に厳格な品質管理プロセス を実行しており、三次元測定機 (CMM) と光学スキャナーを多段階検査に使用しています。そのため、一貫して 1.33 以上の工程能力指数 (CpK) レベルを維持することができます。
3 軸加工で 5 つ以上のセットアップが必要となる複雑なコンポーネントの場合、当社の 5 軸 CNC 加工サービスは 1 つまたは 2 つのセットアップで 加工プロセスを実行できるため、セットアップ時間を 50% ～ 70% 節約できます。これにより、人的エラーの可能性が低減されるだけでなく、全体的な生産コストも 20% ～ 30% 削減されます。
実際の世界のシナリオでは、当社のソリューションにより、航空宇宙産業の顧客はスクラップ率を 8% から 2% に下げることができ、医療機器の顧客は最小公差 0.0005mm の超高精度部品を製造できるようになりました。
さらに、当社はチタン合金やニッケル合金などの難削材の加工に関する多数の成功事例 を蓄積しており、当社の専門知識とプロフェッショナリズムを証明しています。
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5 軸 CNC 加工サービスとは何ですか?
5 軸 CNC 加工は、非常に正確で、非常に自由で、非常に効率的な機能を組み合わせた総合的な製造サービスです。
動きを X、Y、Z 直線軸のみに制限する 3 軸加工とは対照的に、この 5 軸 CNC 加工では、3 つの直線軸に 2 つの回転軸 (通常は A 軸と C 軸) を追加 します。したがって、工具はワークピースに対してほぼ無制限の角度で配置できます。
その 2 つの主な用途は非常に具体的です:
精密工具 例:射出成形金型コアとダイキャスト金型インサート。複雑な表面が必要であり、高い精度が必要です。非常に複雑な部品の製造 。従来の方法では加工が困難なインペラ、医療骨格、光学部品
5 軸加工サービス は単なる加工技術ではなく、設計の最適化、プログラミング、加工、検査をカバーするフルパッケージ ソリューション です。
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5 軸マシニング センターはどのように機能しますか?
運動軸の調整: X、Y、Z、A、C のダンス
5 軸マシニング センターは、3 つの直線軸 (X、Y、Z) と 2 つの回転軸 (A、C) で構成されます。 A軸はX軸を中心とした回転、C軸はZ軸を中心とした回転です。これらの軸の連携動作により、 ツールはワークピース上で任意の位置と角度 を持つことができます。
通常、3 軸加工ではワークピースの位置を数回再配置する必要がありますが、5 軸加工では 1 つの設定だけ で部品の複数の表面の加工を行うことができます。これが 5 軸 CNC 加工の主な利点です。
Core Brain: ハイエンド CNC 制御システム
Siemens SINUMERIK ONE や Heidenhain TNC 640 などのハイエンド CNC 制御システムは、5 軸マシニング センターの中核です。これらの制御システムは、高度な 5 軸リンケージ補間アルゴリズムを使用して、CAD モデルを滑らかで正確なツール パスに変換 します。また、リアルタイムの衝突検出を実行して、加工中の工具や機械の損傷を回避します。
構造形式: デュアル回転テーブルと回転ヘッド付き回転テーブル
5 軸立形マシニング センター には、通常、主に 2 つの構造タイプがあります。
デュアル回転テーブル: 2 つの回転軸はワークテーブル側にあります。これは小さな多面パーツ に最適です。作業スペースは狭くなりますが、加工精度は向上します。回転ヘッド付き回転テーブル: 1 つの回転軸はワークテーブル上にあり、もう 1 つはスピンドル ヘッド上にあります。これは大きなキャビティの深い部品 に適したソリューションです。加工範囲は広くなりますが、より高いスピンドル剛性が必要になります。
図 1: ワークピースの周りの工具の直線運動と回転運動を示すアニメーション図。多軸加工の原理を示しています。
高性能 5 軸立形マシニング センターの選び方
精密の基盤: 位置決めの精度と再現性
5 軸立形マシニング センターの精度を評価するために使用される 2 つの主な基準は次のとおりです。
位置決め精度: 工具の実際の位置が理論上の位置からどれだけ離れているかを測定します。 最高級の工作機械 は通常、0.003 mm を達成できます。再現性: ツールが同じ場所に複数回配置された場合のエラーを指します。通常は 0.0015mm。
これら 2 つの性能パラメータは、 製品の寸法精度と表面仕上げ につながります。
安定性の保証: 工作機械の剛性、熱安定性、動的性能
工作機械の剛性: 鉱物鋳造ベッドが振動を効果的に減衰するため、加工プロセス中の安定性が向上します。熱安定性: 温度変化の影響を軽減し、 加工精度を維持 できます。
動的パフォーマンス: リニア モーターとローラー ガイドのおかげで高速動作が実現され、主軸の最大速度は 30,000 rpm に達します。これは、アルミニウム合金の切断速度に最適です。
高効率生産支援：ツーリング＆ツールマガジンシステム
ツール マガジンの容量: 60 以上のツール を備えたツール マガジンは、複雑なコンポーネントの製造 のニーズを満たすことができるため、必要な時間を大幅に短縮できます。ツールの変更工具交換速度: 自動工具交換装置 (ATC) 時間は2 秒未満 であるため、生産効率が向上します。専用工具:
5 軸マシニング センターの精度比較表:
モデル 位置決め精度 (mm) 繰り返し精度 (mm) 該当する業界
エントリーレベル モデル ±0.005
±0.002
一般機械
ミッドエンドモデル ±0.003
±0.0015
自動車部品
プレミアム モデル ±0.001
±0.0005
航空宇宙、医療
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図 2: 青とグレーの筐体と側面に制御ペンダントを備えたコンパクトな工業用 5 軸立形マシニング センター。
3 軸では解決できず、5 軸フライス加工サービスでは解決できる問題はどれですか?
問題 1: 複雑な表面の高表面平滑性加工
タービンブレードとプロペラに注目すると、5 軸フライス加工サービスは加工プロセス全体を通じて工具を表面に対して正確に垂直に保持できるため、3 軸加工の「段差効果」 がなく、高い表面仕上げ (Ra 0.2、0.8 m) が得られました 。このタイプのコンポーネントの複雑な部品の 5 軸加工は、5 軸リンクによってのみ効率的に実現できます。
問題 2: 深いキャビティ、アンダーカット、アクセスできない部分
角度の付いたイジェクターを備えた金型やアンダーカット構造を備えた医療用インプラントの場合、アクセスが制限されているため、3 軸加工では加工領域に到達することができません。 5 軸フライス加工サービス では、回転軸を通じて工具角度を変更して側壁、底面、 負の角度の領域 を加工できるため、部品の設計の自由度が大幅に広がります。
問題 3: 多面体部品の単一、セットの「完全な加工」
たとえば、エンジンのシリンダー ヘッドには 5 つの異なる方向の特徴があります。この場合、3 軸加工には 5 つのセットアップが必要で、 これには数時間 かかります。 5 軸フライス加工サービスでは、すべての加工を 1 回のセットアップで完了できるため、 セットアップ時間が数分に短縮 され、複数のセットアップによって生じるエラーが排除されます。
機械加工部品のタイプ 5 軸フライス加工サービスの加工誤差 (mm) 3 軸加工誤差 (mm) 単一ピースの加工時間 (分) 1 日あたりの生産量 (個) 単体の加工コスト (USD)
タービンブレード ±0.002
±0.015
45
12
185
エンジン シリンダー ヘッド ±0.003
±0.020
80
8
290
医療用インプラント ±0.001
±0.010
35
15
220
光学コンポーネントのサポート ±0.0008
±0.008
30
18
160
モールド角度付きエジェクター ±0.0025
±0.012
50
10
145
図 3: 5 軸マシニング センターのすべての軸 (X、Y、Z、B、C) とコンポーネントにラベルを付けた断面技術図
カスタム 5 軸加工サービスの見積もりを取得するには?
ステップ 1: 明確で完全な技術ドキュメントを提供する
完全な技術文書パッケージを提供することは、正確なカスタム 5 軸加工の見積もりの準備を整える上で不可欠 です。クライアントは、主要な寸法、公差、表面仕上げ仕様を強調する 2D 図面とともに、詳細な 3D モデル (できれば STEP 形式) を提供することが期待されます。
ステップ 2: DFM フィードバックを含むスマートな見積もりを取得する
書類が JS Precision にアップロードされると、システムは材料、時間、プロセスに基づいて予備見積もりを自動的に作成します。 4 時間以内 に、製造容易性設計 (DFM) スペシャリストが、コストをさらに削減できる潜在的な最適化ポイントを指摘した詳細なレポートを提供します。
ステップ 3: 確認と透明性のあるプロジェクト追跡
注文を確認すると、クライアントは専用ポータルを通じて生産の進行状況をリアルタイムで監視 できます。最初の商品検査などの重要なマイルストーンでは、検査レポートと写真が渡されるため、プロセス全体が管理可能で追跡可能になります。
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コスト効率の高い複雑な部品の 5 軸加工の設計を最適化するには?
設計の黄金律: ツールの干渉を回避し、パラメータを制限する
内側コーナーの半径は工具直径の少なくとも 1/3 である必要があり、超小型工具の使用は避けてください。
工具の振動とたわみを最小限に抑えるために、深さと幅の比率は8:1 を超えないよう
アクセスするために過度に長いまたは細い工具を必要とする機能は避けるべきです。これにより、加工時間が短縮され、工具の磨耗が減り、ASME B5.54-2011 に準拠できます。標準 。
材料とプロセスの相乗効果: チタン合金から PEEK まで
マテリアルの種類 切削速度 (RPM) 工具の摩耗率 冷却要件 該当するシナリオ
該当するシナリオ 30000
低
空冷
航空宇宙構造コンポーネント
ステンレススチール 316L 15000
中
エマルジョン冷却
医療機器
チタン合金 Ti6Al4V 12000
高
高圧冷却
エンジン部品
ピーク 10000
中
空冷
医療用インプラント
材質が異なれば、切断特性も異なります。適切なプロセス パラメータを選択すると、加工効率が向上し、コストが削減されます。
事前シミュレーションの価値: 仮想加工を通じて実際の世界の間違いを回避
CAM プログラミング段階では、包括的なツールパス シミュレーションと衝突検出 のためにベリカットなどのソフトウェアを使用する必要があります。これにより、数万ドル相当の工作機械の衝突損失を防ぎ、加工時間を最適化できます。複雑な部品の 5 軸加工の場合、シミュレーションにより試し切り時間を 50% 以上短縮できます。
ケーススタディ: 航空宇宙用チタン合金エンジン ブラケット、作業時間を 18 時間から 5 時間に短縮し、重量を 35% 削減
課題: トポロジ最適化コンポーネントの製造のジレンマ
顧客は、チタン合金 (Ti6Al4V) エンジン マウントから派生したトポロジーを設計しました。その形状は非常に複雑で、曲面と不均一な肉厚 (最薄部はわずか 1.2 mm) を備えた有機的なメッシュ トポロジーのようなものでした。
従来の多部品溶接では重くて強度が弱い ため、3軸加工では複雑な曲面を加工できませんでした。 5 軸 CNC 加工が有効な唯一の方法でした。
JS プレシジョン ソリューション
1.DFM 協調最適化:
複雑部品の 5 軸加工 の機能を組み合わせた後、エンジニアは、いくつかの非常に鋭い内角を R2 から R3 に上げることを提案しました。彼らは公差解析ソフトウェアを使用して非クリティカル領域の公差ゾーンを均等にする ことを確認しました。これにより、機械加工がより容易になり、工具干渉のリスクが軽減され、同時に製品のパフォーマンスが維持されました。
2.専用ツールと高速戦略:
Ti6Al4V チタン合金の切断特性に合わせて、専用の真空治具が設計されました。薄肉パーツの剛性を維持するために、 真空圧力は0.08MPa に正確に調整されました。
高速 (12000 rpm )、浅い切込み、高速送りのサイクロイド フライス加工アプローチが使用され、加工時間が大幅に短縮され、 熱変形が0.005 mm 以内 に抑えられました。
3. 5 軸連続仕上げ:
6mm コーティング超硬ボールエンドミルを適用しました。すべての曲面を仕上げるために、5 軸連続補間アルゴリズムが利用されました。これにより、表面の品質が一貫し、輪郭精度が達成されます。 その後の手作業の研磨が不要 となり、人件費と二次被害のリスクが大幅に削減されました。
結果
コンポーネントは単一のチタンブランクからフライス加工され、すべての設計要件を満たした最初の機能的なプロトタイプの製造に成功しました。
単一ピースの加工時間は推定 18 時間から 5 時間に短縮され、コストが 45% 削減 されました。この部品は 150% の荷重疲労テストに耐え、 元の溶接ソリューションよりも35% 軽量 でした。そのため、お客様は少量の一括注文を行うことができました。
<ブロック引用>
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図 4: 格子構造を備えたチタン合金製の軽量で複雑な航空宇宙用ブラケット。高精度の多軸フライス加工機能を備えています。
よくある質問
Q1: 5 軸 CNC 加工は 3 軸よりどれくらい高価ですか?
通常は30%～100% 高価 です。ただし、複雑な部品の場合は、複数のプロセスを組み合わせて、工具や固定の時間を短縮できるため、最終的にコストが削減されます。したがって、実際にコストが節約され、効率が向上します。
Q2: 達成可能な最高の精度はどれくらいですか?
制御された環境では、トップクラスの 5 軸マシニング センターは 0.01 mm の輪郭精度と 0.002 mm の位置決め精度を確実に実現できます。この精度はハイエンド製造に適しています。
Q3: 加工できる最大の部品はどれですか?
工作機械の移動量によって決まります。一般に、JS Precision の 5 軸立形マシニング センターは、800x600x500mm の XYZ 範囲内で動作するように作られており、回転テーブルの直径は 500mm で、ほとんどの加工要件に対応できます。
Q4: 見積から納品までの通常のリードタイムはどれくらいですか?
通常、標準的な複雑さのアルミニウム部品の場合は書類の確認から出荷までに約 5 ～ 10 営業日かかりますが、鋼部品やより複雑なコンポーネントの場合は10 ～ 15 営業日 かかり、実際には業界の平均よりも早いです。
Q5: 大量のパーツのバッチで一貫性を確保するにはどうすればよいですか?
当社では、最初に完全な寸法で部品検査を実施し、生産中に重要な寸法の SPC サンプリングを実施し、定期的に工作機械の精度を校正することで一貫性を実現しています。このようにして、部品のすべてのバッチが設定された品質基準に準拠していることを確信しています。
Q6: 少量生産に適していますか?
確かに。当社の 5 軸加工サービスは機敏性と効率性の両方 を提供するため、複雑な部品の小規模から中規模のバッチ生産に最適です。これにより、常に市場の需要に対応できるようになります。
Q7: 最小注文数量 (MOQ) 要件はありますか?
カスタム 5 軸加工の場合、単一のプロトタイプから始まり、最大数百個の小規模なバッチ生産を実行できます。固定のMOQ要件がないため、さまざまな顧客のニーズに適切に対応できます。
Q8: 私のデザインの知的財産はどのように保護されますか?
JS Precision は、顧客との NDA の締結、プロセス全体でのファイル転送の暗号化、製造エリアでの機密管理の実装など、複数の対策を採用して設計の 100% の安全性を保証 しています。そのため、もう心配する必要はありません。
概要
5 軸 CNC 加工は、最先端のテクノロジーから、製品イノベーションを推進する基本的な戦略的リソースへと進化しました。
これは単に部品を処理するだけではなく、 複雑な設計コンセプトを最高の効率と最適なコストで信頼性の高い物理的現実に変換する中心的な手段でもあります。技術的な境界とビジネス ロジックをマスターすることで、ハイエンド製造の競争力の鍵を把握できます。
さあ、複雑さをうまく機能させましょう!
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