近年、製造業を取り巻く環境は大きく変化しており、中小企業や町工場もその影響を受けています。人手不足の深刻化、技術継承の難しさ、そして顧客からの高精度・複雑形状加工へのニーズの高まりなど、課題は山積しています。

こうした状況下で注目を集めているのが「5軸マシニング加工」です。本記事では、中小企業・町工場が5軸マシニング加工を導入するメリット・デメリット、費用対効果について徹底解説します。

日本の製造業は長年、熟練技術者の経験と勘に支えられてきました。しかし、少子高齢化が進む中で、熟練技術者の引退と若手人材の不足が深刻な課題となっています。

特に中小企業や町工場では、長年培ってきた技術を次世代に継承することが難しくなっており、技術力の低下が懸念されています。

5軸マシニング加工は、プログラミングによって加工を自動化できるため、熟練技術者の負担を軽減し、技術継承の課題解決に貢献する可能性を秘めています。

自動車、航空宇宙、医療機器など、様々な産業分野で製品の高機能化・高精度化が進んでいます。これにより、部品の形状も複雑化しており、従来の3軸加工では対応が難しいケースが増えています。5軸マシニング加工は、複雑な形状を一度の段取りで高精度に加工できるため、こうしたニーズに応えるための有効な手段となります。

従来の3軸マシニング加工は、X・Y・Zの3つの直線軸で工具を動かし、ワークを切削します。これに対し、5軸マシニング加工は、これら3軸に加えて、ワークを回転させるA軸とB軸（またはC軸）の2つの回転軸を備えています。

この2つの回転軸により、工具の角度を自由に変えながら加工できるため、一度の段取りで多方向からの加工が可能になります。これにより、段取り回数を大幅に削減でき、加工時間短縮と精度向上に繋がります。

5軸マシニング加工には、「同時5軸制御」と「割出5軸制御」の2つの方式があります。

• 同時5軸制御: 5軸全てを同時に制御しながら加工を行う方式です。複雑な曲面や自由曲面を持つ部品の加工に適しています。インペラやタービンブレードなどの加工に用いられます。
• 割出5軸制御: ワークを回転させて固定し、その後3軸で加工を行う方式です。多面加工に適しており、比較的シンプルな形状の部品を効率的に加工できます。

用途に合わせて適切な方式を選択することが重要です。

5軸マシニング加工の最大のメリットは、一度の段取りで複数の加工工程を集約できることです。これにより、段取り替えにかかる時間や工数を大幅に削減でき、結果として工期短縮に繋がります。短納期化が求められる現代の製造業において、これは大きな競争力となります。

段取り回数が減ることで、加工精度が向上し、不良品の発生を抑えることができます。また、工具の最適な角度を維持しながら加工できるため、切削抵抗を抑え、より高品位な表面仕上げを実現できます。

これまで外注していた複雑形状の部品を内製化することで、外注コストを削減できます。また、内製化により、設計変更への対応が迅速になり、リードタイム短縮にも繋がります。これ、顧客のニーズに素早く対応できるようになり、競争力強化に貢献します。

5軸マシニングセンタは、3軸マシニングセンタに比べて導入コストが高くなります。また、工具や周辺機器のコスト、メンテナンス費用なども考慮する必要があります。

5軸マシニング加工のプログラミングは、3軸加工に比べて複雑です。高度なプログラミング技術を持つ人材の育成や確保が必要となります。CAMソフトウェアの導入と操作習熟も重要です。

出来る限り簡単に５軸加工をするなら、HyperMILLがおすすめです。弊社はこのソフトを利用して加工しています。

より加工方法に自由度を求めるのであれば、MasterCAMがおすすめですが、HyperMILLに比べると自分で設定しないといけない項目が多いので、プログラム作成に時間がかかるのと、ミスに気付かずに変なプログラムが出力されてしまうこともある？？

技術者がいない・・・という会社はHypereMILLの方がよいかもしれません。

既存の設備との連携や工場レイアウトの変更が必要になる場合があります。特に、大型の5軸マシニングセンタを導入する場合は、設置スペースの確保が課題となります。

弊社では、これまで複数の工程を経て製造していた部品を、5軸マシニングセンタの導入によりワンチャックで加工できるようになりました。これにより、工期を従来の半分以下に短縮し、外注コストも大幅に削減することに成功しました。また、加工精度が向上したことで、不良品の発生も大幅に減少し、収益性向上に貢献しています。

軸マシニング加工の導入費用は高額ですが、工期短縮、コスト削減、品質向上などの効果を考慮すると、比較的短期間で投資回収が可能となるケースもあります。具体的な投資回収期間は、加工する部品の種類や数量、既存の加工方法などによって異なりますので、導入前にしっかりとシミュレーションを行うことが重要です。

例えば、年間1000個の部品を加工し、1個あたりの加工コストが20%削減できる場合、年間で200個分のコスト削減効果が得られます。導入費用と照らし合わせることで、投資回収期間を算出できます。

5軸マシニング加工を導入する前に、自社の加工ニーズを明確にすることが重要です。どのような部品を加工するのか、どの程度の精度が求められるのか、生産数量はどのくらいかなどを具体的に把握することで、最適な機種選定に繋がります。

5軸マシニングセンタには様々な機種があります。加工する部品のサイズや形状、必要な精度などを考慮して、最適な機種を選定する必要があります。また、導入後の運用を見据えた導入計画を立てることも重要です。

5軸マシニング加工を導入するためには、プログラミングや操作を担当する人材の育成が不可欠です。CAMソフトウェアの操作研修や、外部の研修機関を活用するなど、人材育成に積極的に取り組む必要があります。

平野製作所では、長年の加工経験に加えて５軸マシニング加工を導入することで、幅広い部品加工をお届けしています。５軸加工に不可欠な３Dモデリングのご相談も受けておりますので、お気軽にお問い合わせください。