マシニングセンタの構造について徹底解説！安全・高精度な加工の為に | マシニングセンタ大解剖

マシニングセンタは自動化された生産ラインや工場などで広く使用されており、自動車、航空宇宙、医療機器、電子機器などのさまざまな産業で重要な役割を果たしています。マシニングセンタを使用して、安全かつ高精度な加工を行うためには、その構造をしっかりと理解することが重要です。

なぜマシニングセンタの構造の理解が必要？

高精度な加工技術と適切なマシニングセンタの選択を実現させるためには、マシニングセンタの構造を理解することが重要です。

機械全体がスプラッシュガードと呼ばれるカバーで覆われているマシニングセンタの内部の各部品や構造をしっかりと理解することで、機械の故障防止やオペレーションシステムの最適化など、さまざまなメリットが得られます。

以下に、マシニングセンタの内部構造を理解することで得られるメリットをいくつかご紹介いたします。

機械の故障を防ぐことができる

マシニングセンタの内部構造に関する知識は機械の故障を防ぐためには、欠かせないスキルと言えるでしょう。正しい知識と適切なメンテナンスを組み合わせることで、マシニングセンタの寿命を延ばし、生産性をも最大化できるのです。マシニングセンタの内部構造を理解することで、異常な振動や騒音、温度上昇などの異常な状態を早期に検知でき、これにより、故障の原因を特定し、適切な修理や調整を行うことが可能となります。

適切なメンテナンスを行える

マシニングセンタの内部構造を理解することで、各部品や機械内部のメンテナンス方法・頻度を把握できます。定期的に適切なメンテナンスを行うことで機械の動作を正常に保て、また、もし万が一、マシニングセンタが故障した際でも、内部構造を理解していれば、問題の原因を迅速に特定し、適切なメンテナンスを行えます。これにより、機械の停止時間を最小限に抑え、生産性の向上を実現しているのです。

マシニングセンタのオペレーションシステムを最適化することは、生産性や効率性を向上させる重要な要素です。最適なオペレーションシステムは、機械の動作を最適化し、生産ライン全体のシームレスな動作を確保します。これには、適切なツールや材料の選択、正確な加工条件の設定、および効果的なプログラミングが含まれます。

また、定期的な保守やトラブルシューティングも重要です。オペレーションシステムの最適化には継続的な改善が必要であり、最新の技術や業界のベストプラクティスに常にアクセスすることが重要です。

マシニングセンタの基本的な構造と構成

引用元：photo AC

全体をスプラッシュガードで覆われているため、普段はあまり目にすることができませんが、マシニングセンタの内部は、ベッド・テーブル・コラム・サドル・主軸・ATCなどと呼ばれるさまざまな部品で構成されています。

ここでは、マシニングセンタの基本的な構造と構成をご説明いたします。

ベッド

マシニングセンタの最も下層に位置しており、本体を支えるための土台となります。次にご説明するテーブルのガイドとなる案内面が加工されており、ベッドの上にはテーブルが載せられています。ベッドの上に直接テーブルを載せるこの構造により、重量物にも耐えられます。

テーブル

テーブルはベッドの直接上に位置しており、工具物を固定するための台のことを指します。のちほどご説明するサドルの上に水平に配置されており、回転および移動機能を持ち併せています。ちなみに、テーブルの形状についてですが、立て形マシニングセンタの場合は長方形が、横形マシニングセンタの場合は正方形が、５軸制御マシニングセンタの場合は丸形のテーブルが一般的です。

コラム

ベッドと結合されており、マシニングセンタにおいて、垂直移動機構を支える支柱のような役割を果たしているのがコラムとなります。コラムはマシニングセンタの骨格的な部分であるため、非常に堅固な構造をしており、これにより、加工中の振動や変形を最小限に抑え、高い加工精度と品質を実現しています。

サドル

サドルはコラムの前面に配置されています。サドルを堅固な構造にすることにより、切削時の振動を受け止められます。

主軸

主軸は取り付けた切削工具を高速回転させて工具物を加工する、マシニングセンタに欠かせない部品の1つです。さまざまな種類の工具を受け入れられるように設計されており、これにより、フライス刃やドリルビットなどの切削工具を使用して、切削加工、穴あけ、タッピングなどのさまざまな作業を可能としています。ちなみに、主軸と工具ホルダーを取り付ける形状の規格にはいくつか種類があり、BT、BBT、 HSK、CAPTO、KM などと呼ばれるさまざまな部品があります。

ATC

『ATC』とは、Automatic Tool Changer（自動ツールチェンジャー）の略称のことを指し、切削工具の交換を自動化する装置や機構のことをATCと呼びます。マシニングセンタでは、サイズや種類の異なるさまざまな切削工具を使用されることがあり、これらの工具を効率的に交換するためにATCが利用されています。

マシニングセンタの主要な種類の構造ーそれぞれの利点

マシニングセンタは大きく分けて、立て形、横形、門形と呼ばれる3つの異なる種類のものがあります。

ここでは、各種類の構造とそれぞれの利点を詳しくご説明いたします。

立て形マシニングセンタの構造

マシニングセンタにおいて、刃物を取り付けるスピンドルと呼ばれる回転軸が地上に対して垂直方向に取り付けられているものを立て形と呼びます。1つのマシニングセンタ内で複数の工具を使用しての連続的な作業も可能で、これにより、複雑な形状や穴の加工を高い精度で実現できます。加工物を上から削っていくため、設計図面と見比べながら加工を行える点などが立て形のメリットと言えるでしょう。

横形マシニングセンタの構造

マシニングセンタにおいて、刃物を取り付けるスピンドルと呼ばれる回転軸が地上に対して水平方向に取り付けられているものを横形と呼びます。1つのマシニングセンタ内で複数の工具を使用しての連続的な作業も可能で、自動化やコンピュータ数値制御技術との組み合わせにより生産性を向上させられる点、大型・重量加工物を切削できる点などが横形のメリットと言えるでしょう。

門形マシニングセンタの構造

マシニングセンタにおいて、刃物を取り付けるスピンドルと呼ばれる回転軸が天井部分に下向きに取り付けられているものを門形と呼びます。広い作業テーブルを備えているため、複数の工具を使用して同時に作業が行える点、大型・重量工作物を加工できる点、高い剛性と堅牢性を持っている点が門形のメリットと言えるでしょう。

マシニングセンタの構造を理解することで得られるさまざまなメリットについて、ご説明いたしました。

マシニングセンタの内部構造を理解することで、機械の故障を防ぐことができ、万が一、マシニングセンタに不具合を生じた場合でも適切なメンテナンスを行うことができます。
そのため、安心して最適にマシニングセンタを使用するためには機械の内部構造を理解することが重要です。