多軸CNC機械加工プロセスおよびツールの最も注目すべき機能の1つは、軸の一貫した追加です。これは本質的に、この製造方法の発展する側面を表しています。過去数十年にわたり、多軸CNCマシンは一貫して開発され、製造および産業の範囲を拡大し、機械加工プロセスの新しい可能性と用途を生み出しました。技術的な観点から見ると、多軸加工の原則は現代のエンジニアリングの驚異であり、より多くの可能な軸を有効にすることがすぐに明確な目標になりました。
7軸CNCマシンの出現により、 多軸加工 はこの技術的能力の最適に達したように見えました。形状の点では、この多軸構成は一見複雑な形状をすべて生成できます。ただし、複雑さと精度は、ほとんどの多軸加工構成の特徴の1つであり、7軸CNCマシンの決定的な機能は、その出力の速度、再現性の一貫性、精度と利便性です。これが、7軸CNCマシン、および多数の軸を持つほとんどの構成が、大量使用および大量生産に最適な理由です。
7軸CNC機械加工とは
簡単な定義は、7軸で動作できるCNCマシンです（切削工具の移動用の3つの並進軸、ワークピースを保持する3つの回転軸、およびツールヘッドを保持するアームの回転を可能にする追加の軸）。この構成は、構築された多軸のより広いパラダイムに関連しています。7軸CNCマシンは、本質的に、より少ない時間でより高い精度で、以前の構成のすべてのタスクを実行でき、追加の改善された機能を備えています。
各構成の軸の数は、マシンがスピンドルを回転させるか、材料を除去できるベクトルの数を指します（フライス加工）。同様に、7軸CNC機械加工は、わずかに異なる2つの構成を定義し、どちらも同じ効果を達成できます。5軸または6軸のフライス盤を使用できるCNCマシニングセンターがありますが、7軸機能に合わせてプロセスを適合させます。また、7軸機能が組み込まれたCNCマシン（通常はロボット）もあります。どちらの構成も同じタスクを実行できますが、結果はわずかに異なります。一般に、7軸CNC機械加工は、単一のセットアップ、速度、および精度の追加機能により、他の構成よりも主に改善されています。
7軸CNC機械加工の種類
7軸CNCマシンには、一般的に2つのタイプまたは構成があります。おそらく最も一般的に採用されている最初のタイプは、7軸機能を備えたマシニングセンターです。これは、主に5軸または6軸マシンを搭載したCNC機械加工を指し、7軸機能を実行するように適合されています。これらのセンターは通常、異なるメーカー製の機器を使用でき、旋削加工とフライス加工の両方が可能です。この構成は、同じレベルの精度で複雑な形状を生成でき、マルチタスクが可能ですが、ロボットアーム7軸CNCマシンとは異なります。
ロボットアーム構成 産業用途では、主に溶接や取り扱いなどのプロセスを自動化するために使用されてきました。ただし、主に最近の技術と製造の進歩により、産業用ロボットアームの使用はCNC機械加工を含むように拡大しており、CNCマシニングセンターよりもいくつかの利点があります。7軸ロボットアームは、通常の多軸CNCマシンとは異なる構造になっています。軸は、ロボットアームの移動機能に組み込まれています。これらの産業用ロボットアームは通常、レールの上または回転台の上に設置され、大きなワークピースのさまざまな領域への移動を容易にします。
マシニングセンターと産業用ロボットアームの違いは、各構成でサポートされている材料にもあります。7軸CNCマシニングセンターは、ほとんどの金属、鋳鉄、アルミニウムなどの硬くて剛性の高い材料と互換性がありますが、産業用ロボットアームは、大理石、樹脂、プラスチックなどの脆性材料に使用されます。
他の多軸マシンとの違い
他の構成からの7軸CNC機械加工は、それが製造における能力を記述するものであり、必ずしも特定のタイプのマシンを記述するものではないということです。上記のように、7軸CNC機械加工は、主に7軸機能に合わせて適合された機器とCNCマシンを備えたマシニングセンターによって実行されます。この全体的な方法は、一部のメトリックでは他の構成よりも大幅に優れています。たとえば、特に公差の厳しい大型または複雑な部品およびコンポーネントの場合、精度と精度は、7軸CNCセンターの主な利点の1つです。3軸または5軸CNCマシンは、多くの複雑な形状を完全に生成できますが、7軸CNCセンターはより高いレートでそれらを生成できるため、需要の高い操作に最適です。
現代産業の優れた能力の1つであり、高価な投資である7軸CNC機械加工は、優れた結果を生み出すことができますが、主に非常に複雑な部品に使用されます。7軸CNCセンターは、ワークピースのサイズが異なる場合があります。多くのセンターは主に平均サイズの部品を処理できますが、より多くの機能を備えた特殊なセンターもあります。
互換性のある材料
ほとんどの多軸機械加工構成と同様に、7軸CNC機械加工は、特定の構成に応じて、多くの材料と互換性があります。多軸機械加工は、主に金属または鋳鉄などの剛性材料に使用されますが、このプロセスは、プラスチックまたは木材などの他の脆性材料にも適合させることができます。たとえば、CNCルーターは、木材や一部の種類の石、ポリウレタンフォームでまだ使用されています。
これは7軸CNC機械加工とは異なります。構成に応じて、プロセスは、硬い材料または脆い材料のいずれかとのみ互換性があるように適合させることができます。7軸機能を備えたCNCマシニングセンターは、主に硬い材料（金属、鉄、アルミニウム）で動作します。とは異なり 7軸ロボットアームの構成, これは主に樹脂、プラスチック、木材、ポリウレタンフォームのような壊れやすい材料とともに使用されます。
7軸CNC加工の応用
能力の向上により、7軸CNC加工は複雑で高精度な部品を求めるさまざまな産業で広く使用されています。例えば、自動車産業では、多くの必要な部品やコンポーネントは5軸または6軸のCNC機械を使って生産できます。しかし、7軸の能力を持つ特殊なCNC加工センターは、より多くの量を生産できるため、ますます信頼されています。7軸の能力を持つ産業用ロボットアームは、短時間で自動車の完全なプロトタイプを作成することができます。
航空宇宙産業も7軸CNC加工に依存しています。航空機には多くの大型または複雑な部品が必要なため、7軸CNCセンターは必要なパラメータを持つ部品を生産できます。特殊な7軸CNC加工センターは、飛行機の翼やジェットエンジンのような非常に大きなサイズの部品も高効率で生産可能です。
利点と制限
出力の面では、7軸CNC加工の両方の構成（CNCセンターと産業用ロボットアーム）は、非常に複雑な形状を効率的に生産できる能力が高く、これは他の多軸構成に対する最大の利点です。速度や切削工具または他の工具ヘッドのパラメータとの互換性も7軸CNC加工の顕著な特徴であり、単一の設定で複数の作業を行える点も優れています。ほとんどの7軸対応CNC加工センターは、旋盤やフライス盤など複数の作業を行うように適応されており、対象物の移動や工程の停止を避けることができます。さらに、これらのセンターの非常に正確で測定された作業空間は、複数の製品の精度向上を保証します。
ほとんどの多軸CNC機械と同様に、唯一の制限はコストです。7軸CNC加工は、適切に機能させるためにチェーン全体の構造を再構築する必要がある点で異なります。基本的には、7軸の能力を持つようにCNC機械を再適応させることが多く、これはしばしば高額な投資となります。同じことは7軸産業用ロボットアームにも当てはまります。7軸CNCのコスト増加は、適切に操作するために必要なスキルレベルとも関連しています。
結論
現在においても、7軸CNC加工は産業と製造の最新の進展の一つです。この方法の可能性はまだ発展途上にあります。この多軸加工のパラダイムは、製造において最も影響力のある突破口の一つであり、技術の進歩とともに、メーカーの生産量や品質基準、信頼性は大幅に向上するでしょう。
7軸CNC加工は、これまでで最も高度な多軸加工の構成の一つです。複雑な形状を高精度で短時間に実現できる能力があり、効率も高いです。非常にコストのかかる技術ではありますが、多くの製造作業においては依然としてアクセスが難しいです。しかし、今後の技術の進展により、この状況は変わる可能性が高いです。
