5 軸産業用途: 自動車部品から医療機器製造まで

「近くの 5 軸加工」は、製造会社が高度な加工装置を見つけるために使用する人気の検索用語として機能します。

複数のクランプと従来の 3 軸マシニング センターの組み合わせでは公差 ±0.01 mm を達成できませんが、高効率 5 軸立形マシニング センターは、運用の進歩を可能にするソリューションとして機能します。

この記事では、自動車および医療分野における 5 軸加工の中心的なアプリケーションを分析し、機器の選択からプロセスのマッチング、地元のサプライヤーの選択までの完全なガイドを提供し、最初から部品を適切に入手できるように支援します。

主要な回答の概要

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重要なポイント

• 精度が成功を決定します: 医療用インプラントには ±0.004 mm の位置決め精度が必要なため、エンジニアはプロジェクトに閉ループ光学式エンコーダを備えた 5 軸立形マシニング センターを選択する必要があります。
• ワンタイム治具が利益を生み出す: 自動車用サブフレームにより、多軸 CNC 加工が可能になり、クランプ要件が軽減され、99.8% の寸法測定精度が得られます。
• ローカル サービスによるリスクの軽減: 近くの 5 軸加工を探す場合は、サプライヤーにレーザー干渉計の校正レポートと同様の部品の加工事例の提供を依頼してください。

5 軸 CNC 加工サービスを選ぶ理由? JS Precision の経験に基づく

ハイエンドの製造業務は、基本的な技術システムとして 5 軸 CNC 加工に依存しています。 JS Precision はこの業界に 15 年間取り組み、30 以上の世界市場にわたる大手自動車企業や医療企業にサービスを提供してきました。

当社は、5 軸 CNC 加工サービスを通じて100,000 個を超える複雑な部品を完成させ、その核となる価値を実証しました。

また、有名な OEM が使用するアルミニウム合金サブフレームの複数のクランプ プロセス中に発生する寸法の偏差を修正する、自動車分野向けのソリューションも開発しました。

多軸 CNC 機械加工を使用してシングル クランプ成形プロセスを作成し、加工時間を 72 時間から 22 時間に短縮しました。このプロセスにより99.8% の寸法精度が達成され、顧客は年間 1,000 万個の契約を獲得することができました。

ヨーロッパの医療機器ブランド向けのチタン合金股関節インプラントの表面仕上げを Ra < 0.3µm に制御するために、5 軸立型マシニング センターを使用した高精度加工を実施しました。このプロセスにより、医療機器のISO 13485 認証要件を完全に満たしながら、バッチのスクラップが 8% から 0.5% に削減されました。

ISO 9001:2015 規格は、5 軸加工により複雑な部品の生産効率が 40% 以上向上することを示す信頼できる業界データを提供します。

当社の 5 軸 CNC 加工サービスは装置の利点を提供し、工具の選択からパスの計画、 シミュレーションによる検証までのすべてのステップをカバーする、カスタマイズされた加工ソリューションを開発するプロセス全体の研究開発チームを擁しています。

当社は、複雑なコンポーネントを扱う際の精度不足や処理時間の延長、過剰な材料の無駄などの中核的な問題を解決する 3 つの大きなメリットをお客様に提供します。

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自動車部品や医療部品の高精度、高効率な加工を実現したいと考えていますか?今すぐ JS Precision のプロセス エンジニアに連絡し、部品の材料と加工要件を伝えてください。生産ニーズに正確に適合した、カスタマイズされた 5 軸 CNC 加工ソリューションを無料で受け取ることができます。

複雑な表面加工に最適な 5 軸立形マシニング センターを選択するにはどうすればよいですか?

「近くの 5 軸加工」では複数の結果が得られます。自動車および医療コンポーネントの加工プロセスを成功させるには、適切な 5 軸立形マシニング センターを選択する必要があります。

システムは、その基本設計によって動作精度とパフォーマンスを実現します。このセクションでは、評価する必要がある重要な選択基準を示します。

コアの仕様は処理範囲にどのような影響を与えますか?

自動車産業と医療産業では、業務のために特定のテーブル寸法とスピンドル強度が必要です。医療用チタン合金インプラントはØ500 ～ 600mm のテーブルに適していますが、自動車のサブフレームには 800mm 以上のテーブルが必要です。推奨スピンドル モデルは 18,000～20,000rpm HSK63A で、チタンやアルミニウム合金を効果的に切断できます。

正確な結果を得るにはどのような方法がありますか?

自動車産業と医療産業では、絶対的な精度で動作する機器が必要です。このシステムには、ISO 10791-6 精度基準を満たすハイデンハインまたはシーメンス 840D システムに接続するリニア エンコーダとロータリー エンコーダの両方を含む完全に動作する閉ループ フィードバック メカニズムが必要です。

動的能力を評価するにはどのような方法がありますか?

システムの実際の加工能力は、静的な性能指標では判断できません。サプライヤーは、位置決め精度が ≤±0.008mm の要件を満たしていることを証明するRTCP テスト レポートおよびレーザー干渉計検査レポートを提供する必要があります。

さまざまな業界における 5 軸加工のコアパラメータ要件

コア ディメンション	コア ソリューション
装備の選択	自動車および医療用途で動作する 5 軸立形マシニング センターでは、18,000 rpm を超えるスピンドル電源コンポーネントを選択する必要があり、 ±2µm の精度を実現する完全な閉ループ フィードバック システムが必要です。
プロセス マッチング	5 軸回転テーブルの加工効率はそのパフォーマンスに依存しますが、トルク モーター ダイレクト ドライブ技術によりシステムはバックラッシュなしで動作できるため、表面応答時間が 30% 以上高速になります。
フィッティング ソリューション	5 軸ワークホールディングは、ゼロ点クイックチェンジとアリ溝設計を採用しており、クランプ時間を 90% 短縮し、真の 5 面加工を実現できます。

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従来の機械加工と比較した多軸 CNC 機械加工の本質的な利点は何ですか?

多軸 CNC 加工は、改良された運用加工システムを通じてその主要な価値を実現します。このシステムは、複雑なコンポーネントの製造中に発生する問題に対する完全なソリューションを提供します。

• 「1 回限りのクランプ」が質的な飛躍であるのはなぜですか?

複雑な部品の 3 軸加工の従来のプロセスでは 3 つの個別のクランプ プロセス が必要であり、位置決めミスが発生します。 多軸 CNC 加工の単一クランプ システムは、プロセス全体を通じて公差の増大を防ぐため、正確な測定値を維持します。

• トロコイド ミーリングを使用して材料除去率を向上させるにはどうすればよいですか?

5 軸姿勢調整と Mastercam ダイナミック モーション テクノロジーを組み合わせることで、材料除去率が 40% 向上し、工具摩耗が 30% 削減され、加工費が削減されます。

• 3+2 位置決めとフル 5 軸リンケージのどちらを選択すべきか?

3+2 位置決めと完全な 5 軸リンケージの組み合わせにより、機械の衝突リスクを 90% 削減できます。 3+2 位置決めプロセスは荒加工の目的に使用され、完全な 5 軸リンクにより複雑な曲面の仕上げ加工が可能になります。

5 軸加工共通ツールのパラメータ互換性表

業界	パーツの種類	測位精度の要件	表面仕上げ要件	互換性のあるテーブル サイズ
自動車	サブフレーム/コントロール アーム	±0.01mm	Ra<1.6µm	>>800mm
医療	整形外科用インプラント	±0.004mm	Ra<0.4µm	Ø500～600mm
エネルギー	バルブボディ/ポンプハウジング	±0.008mm	Ra<0.8µm	700mm
金型	射出成形キャビティ	±0.005mm	Ra<0.2µm	Ø600～800mm
航空宇宙	タービンブレード	±0.003mm	Ra<0.3µm	Ø500～600mm

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5 軸ロータリーテーブルを使用して、1 回のクランププロセスですべての加工を実現するにはどうすればよいですか?

5 軸回転テーブルは多軸 CNC 工作機械の本体であり、機械の効率に直接影響します。これは、自動車部品や医療部品の単一セットアップ加工の場合に特に重要です。

• 送信方法の品質は精度にどのような影響を与えますか?

5 軸回転テーブルの 3 種類の主流の伝送方式が、さまざまな条件に適用されています。 これらの主な違いを以下の表に示します。部品の種類に応じて方法を選択できます。

ツールの種類	互換性のある素材	推奨スピンドル速度 (rpm)	送り速度 (mm/min)	互換性のあるマシニング センター主軸
超硬エンドミル	アルミニウム合金	18000～20000	1500～2000	HSK63A 18000rpm
超硬ソリッド ボールエンドミル	チタン合金	8,000～10,000	300～500	HSK63A 20000rpm
ツイスト ドリル	ねずみ鋳鉄	6000～8000	200～300	HSK63A 18000rpm
ボアボーリングツール	ステンレススチール	5000～7000	100～200	HSK63A 20000rpm
リーマー	医療用チタン合金	4000～6000	50～100	HSK63A 20000rpm

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• 耐荷重性能とブレーキ性能がタスクの成功にとって重要なのはなぜですか?

オペレータは、大型の自動車用アルミニウム合金ダイカスト部品の加工プロセス中に十分なクランプ トルクを適用する必要があります。マルチプレート ブレーキ システムは1200 N·m のトルクを発揮し、ワークピースの動きや振動を防ぎます。

• 長期的に安定した動作を保証するにはどうすればよいですか?

製造エリアは、医療部品が機械加工されるときに発生する激しい切りくずの衝撃に遭遇します。 5 軸回転テーブルは、長期間の安定した動作を実現する密閉設計が必要なため、IP67 保護レベルを達成する必要があります。

図 1: 5 軸立型マシニング センターは、クーラントが流れ金属の削りくずが存在する複雑なアルミニウム金型を正確にフライス加工します。

5 軸ワークホールディングを最適化し、5 軸装置の可能性を最大限に引き出すにはどうすればよいですか?

高品質の装置のパフォーマンスを最大限に発揮するには、適切な 5 軸ワークホールディングと組み合わせる必要があります。製造プロセス中に間違った治具を使用すると、機械の能力が低下し、 衝突につながる危険な状況が発生することになります。

• 干渉を排除し、究極の近接性を実現するにはどうすればよいですか?

動作中の工具の干渉の問題を解決するには、複数のコンポーネントに個別の固定具が必要です。製造プロセスでは、 アリ溝治具に複雑なアンダーカット加工作業を実行する必要があります。真空吸着技術は、薄い部品の製造時に発生する曲がりの量を減らすのに役立ちます。

• ゼロポイントクイックチェンジシステムはどのように効率を向上させることができますか?

HSK インターフェイスのゼロ点クイック チェンジ システムにより、大量生産で 8 秒のワーク交換時間を実現できます。この機械は±0.005mm を達成する精度レベルで動作します。

• 自動化をアップグレードするときに考慮すべきことは何ですか?

生産ラインの自動化機器をアップグレードするときは、5 軸ワークホールディングとロボットのロード/アンロードの間の互換性を考慮する必要があります。空気圧検出により衝突を排除し、安定性を高めることができます。

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5 軸ワークホールディング ソリューションを最適化したいですか? JS Precision の治具ケーススタディを確認して、部品に適した治具設計のアイデアを取得し、クランプ効率を向上させます。

図 2: 緑色と灰色のクランプを備えた金属製の 5 軸ワーク保持治具は、オレンジ色のコンポーネントをしっかりと保持して、正確な多軸加工を実現します。

近くで 5 軸加工を行うための予算内で信頼できる地元のサプライヤーを見つけるにはどうすればよいですか?

近くの 5 軸加工業者を検索した後、重要なのは、信頼できる地元のサプライヤーを選別することです。地元のサプライヤーが信頼できる場合、プロセス全体のサポートを提供できます。

• 資格と設備を確認するにはどうすればよいですか?

サプライヤーの認定と機器の検証のプロセスでは、その機器がその機能と一致しているかどうかを確認し、自動車用の IATF 16949 および医療機器用の ISO 13485 を含む業界の承認証明書を確認する必要があります。

• 詳細なケース分析を行うにはどうすればよいですか?

地元のサプライヤーを選択するプロセスでは、同一の部品を機械加工する能力を証明する記録と、仕上げおよび寸法の検査レポートを入手する必要があります。

• コミュニケーションと応答を評価するにはどうすればよいですか?

地元のサプライヤーの主な利点は、迅速な対応です。透明性の高い配信と、 技術的な問題に対する24 時間対応を確保する必要があります。

5 軸 CNC 加工サービスの技術力が 3 つの主要コンポーネントの要件を満たすことができるかどうかを評価するにはどうすればよいですか?

5 軸 CNC 加工を提供するサービス プロバイダーは、部品を作成する能力を証明する必要があります。これは、この能力が自社のコア コンピテンシーを表すためです。 JS Precision では、次のタイプのコア パーツに対して標準化されたソリューションが利用可能です。

自動車部品: サブフレーム/コントロール アーム

自動車のサブフレームには複雑な曲面が含まれており、 テスト中に150,000 回を超える疲労サイクルに耐える必要があります。 5 軸の最適化されたパスとツールマークの除去により、要求を満たすことができます。

医療機器: 整形外科用インプラント (股関節/膝関節)

医療整形外科インプラントには、チタン合金材料が必要です。これは高価である一方、0.4μm 以下の表面仕上げが要求され、人体にとって安全でなければなりません。ボディコンタクトです。要件は、5 軸オンライン測定テクノロジーを使用する単一のセットアップで満たすことができます。

エネルギー機器: バルブ本体/ポンプ ハウジング

エネルギー バルブ ボディ/ポンプ ハウジングには深い空洞があり、機械加工が困難です。この切りくず排出の問題はプランジ加工とトロコイド加工を組み合わせることで解決できます。 5 軸リンケージにより、シール面の精度を確保できます。

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当社の 5 軸 CNC 加工サービスで部品を加工できるかどうかを確認したいですか?部品図面を JS Precision にアップロードすると、無料の加工実現可能性分析と精度評価が受けられます。

図 3: 複数の穴を持つ 2 つの青い複雑な形状の部品。工業用に精密に加工されており、おそらく多軸 CNC 加工によって作られています。

JS 精密事例: 高耐久ディーゼル エンジン シリンダー ブロックの 5 軸加工における効率のボトルネックを打破

チャレンジ

欧州のエンジン顧客は、HT250 ねずみ鋳鉄製大型ディーゼル エンジン用のテスト シリンダー ブロックを機械加工する必要がありました。シリンダー ブロックの寸法は 600x400x300mm で、 複数の角度の付いたオイル穴、 不規則な形状の水路、 正確なスピンドル穴 が付いています。

従来のプロセスでは、8 回のクランプ回数で 4 セットの装置が必要となり、処理時間は 42 時間かかります。同軸度のずれにより、スクラップ率は 12% になります。お客様は緊急に納期サイクルを短縮し、 地元の5 軸 CNC 加工サービスとの協力を求める必要があります。

解決策

JS Precision は、クライアントが個々のニーズに合ったカスタマイズされたサービスを受けられるようにするカスタマイズされたソリューションを提供します。 主な構成とプロセスは次のとおりです。

1.装備:

JS Precision の設備セットアップには、HSK-A100 ツール ホルダーを使用し、250 Nm のトルクを供給しながら 15,000 rpm で動作するドイツの Kessler 電動スピンドルで動作する 5 軸立形マシニング センターが含まれています。

このシステムはトルク モーターの 5 軸回転テーブルで動作し、±110° の B 軸動作と 360° の C 軸連続回転によりシリンダー ブロックの 5 軸加工を可能にします。この機械は 1 回のセットアップで動作し、位置決め精度を ±0.005 mm 以内に維持しながら、シリンダー ブロックの 5 つの面すべてを加工します。

2.プロセス:

層状荒加工のフライス加工では、半径方向の幅を工具直径の 25% に維持しながら、2 ～ 3 mm の切込み深さを達成するトロコイド フライス加工が採用されています。

このプロセスでは、内部を冷却する 70bar 高圧スピンドルを使用して毎時 80L の切りくず除去速度を実現し、シリンダー ブロックの切りくず除去の課題を解決します。 5 軸リンケージボーリングシステムは、同軸度誤差が 0.008mm 以下に抑えられ、要求公差を満たしているため、穴加工精度を実現します。

3.シミュレーション:

ベリカット ソフトウェアのフルマシン シミュレーションを使用すると、シミュレーション中に工具が通常の到達範囲を 150 mm 超えて伸びる場合の切削パスをシミュレーションできます。

このシステムは、いつでも発生する可能性のある 3 つの異なる干渉問題を防止しました。シミュレーションでは発生した誤差は 0.003 mm 未満にとどまりましたが、システムはバッチ処理段階でのマシン衝突の発生を防ぎました。

結果

• 効率: 1 台の生産速度は 15 時間に低下しましたが、システムは運用効率が 180% 向上し、テスト コンポーネントは 3 週間ではなく 7 営業日後に目的地に到着しました。
• 精度: スピンドル穴は 0.008mm という安定した同軸精度を達成し、シール面は直接組み立てられました。
• コスト: 製造プロセスによりスクラップ率が 1.5% に達する削減が達成され、お客様はこのシリンダー ブロック モデルのすべてのバッチ処理作業を JS Precision に送信することを選択しました。

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複雑な部品の加工において、効率と精度の両方で画期的な進歩を達成したいと考えていますか? 今すぐ JS Precision にお問い合わせください。「シリンダー ブロック加工ソリューション」と明記して、同様の部品の 5 軸 CNC 加工プロセスのリファレンスを無料で入手してください。

図 4: 5 軸加工で製造された、傾斜したオイル穴と不規則なキャビティを備えた、精密機械加工された HT250 ねずみ鋳鉄エンジン シリンダー ブロック。

よくある質問

Q1: 自動車部品の 5 軸加工によりどの程度のコスト削減が可能ですか?

5 軸 CNC 加工により、固定具やクランプ操作の必要性が減り、スクラップの発生や工具の劣化が減少するため、自動車部品のコストが削減され、 その結果全体の部品コストが約 20～30% 削減されます。

Q2: 5 軸立形マシニングセンタの位置決め精度はどのくらいですか?

ハイエンド 5 軸立形マシニング センターのグレーティング ルーラーのフル クローズド ループ フィードバック システムにより、安定した加工動作中に機械は±2µm の位置決め精度を達成できます。

Q3: 5 軸円テーブルのウォームギヤとトルクモータの選び方を教えてください。

ウォーム ギア システムは、大幅な機械加工を必要とする大型の自動車部品で最適に動作しますが、トルク モーター システムは、小さな湾曲形状を持つ医療業界の部品に適しています。

Q4: 5 軸工作機械の動的精度を検証するにはどうすればよいですか?

最も重要なことは、サプライヤーにRTCP テスト レポートの提供を要求することです。そうでないと、レポートは 5 軸リンケージの真の動的加工精度を反映しません。

Q5: 自動車サブフレームの機械加工における最大の課題は何ですか?

主な障害は、最低 150,000 回の疲労サイクルを達成する製品を作成することです。 5 軸リンケージ加工システムは、製造コンポーネントへの応力の蓄積を防ぎながら、表面から工具跡を除去します。

Q6: 5 軸加工で達成できる最小残高（表面粗さ）はどれくらいですか?

5 軸立形マシニングセンタでは、表面粗さ (Ra) が金型鋼材で 0.2μm、アルミニウム合金で 0.1μm の鏡面が実現可能です。

Q7: 深いキャビティの 5 軸加工に使用できる最小工具直径はどれくらいですか?

このシステムには拡張ツール ホルダーが必要です。これにより、5 軸 CNC 加工で、直径の 5 倍の深さに達する直径 0.5 mm の工具を使用して、安定したマイクロディープ フィーチャー加工を実行できるようになります。

Q8: JS Precision の納期はどのくらいですか?

自動車部品および医療部品のプロトタイピングの納期は 5 ～ 7 営業日かかります。量産オペレーションの納期は12 ～ 15 営業日かかります。同社は、即時処理が必要な注文を受け付けています。

概要

軽量の自動車部品や医療機器を精密に製造する必要があるため、精巧な部品の製造の難しさに対処するために 5 軸 CNC 加工が必要です。 5 軸立形マシニング センターの選択から、適合するソリューションに至るまで、各ステップが加工精度と効率を決定します。

当社は、企業が設備のアップグレードや部品のアウトソーシング要件を満たすために製品を最初から適切に入手する必要がある理由を理解する完全なサービス プロバイダーに進化するまで、15 年をかけて 5 軸加工ソリューションを顧客に提供してきました。

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