多軸ボール盤とは
多軸ボール盤とは、複数のドリルビットを同時に使用できる工作機械の1種です。
一般的な卓上ボール盤は、1本のドリルビットのみで加工しますが、多軸ボール盤は2本以上のドリルビットを使って同時に加工できることが利点です。多軸ボール盤は複数のドリルビットで同時に加工できるため生産性が向上し、また複数のドリルビットを使用することで、複雑な形状の穴や面を効率的に加工できます。
ただし、多軸ボール盤での加工は単純な加工に比べて操作が複雑で、加工物の寸法精度や位置精度にも注意が必要です。
多軸ボール盤の使用用途
以下は多軸ボール盤の代表的な使用用途の一部です。
- 穴加工
時計の歯車やピン、人工関節、エンジン部品など - 切削加工
金属部品の切削、プラスチック部品の切削など - 彫刻加工
家具製造、宝石や貴金属の彫刻やデザインの加工など - フライス加工
電子基板の溝の切削や精密な穴加工など - 研削加工
時計やベアリングなどの製造など
多軸ボール盤の原理
多軸ボール盤による穴の切削過程は以下のようになります。
1. 材料の固定
クランプやバイスなどを使用して、切削する材料を多軸ボール盤のテーブルに固定します。固定が不十分な場合、切削中に材料がずれたり振動したりする可能性があるので注意が必要です。
2. 切削工具の選択
使用する切削工具は、切削する材料と加工する穴のサイズと形状に応じて選択されます。ドリルビット、エンドミル、リーマなどが一般的な切削工具です。
3. 切削条件の設定
材料の種類や硬さ、切削工具の特性などに基づいて、切削速度や送り速度、切削深さなどの切削条件を設定します。適切な切削条件を設定することにより、切削効率や加工品質を最適化できます。
4. 穴の位置決め
多軸ボール盤は、複数の軸を制御できるため、穴の位置が正確に配置できます。事前に設定された座標系や工具補正などを使用して位置決めします。
5. 切削操作
切削工具が材料に接触した後、多軸ボール盤は切削工具を回転させながら下降させます。切削工具は回転しながら材料を削り取ります。加工時には、冷却液や潤滑剤を適宜使用して過熱や摩擦を軽減することが必要です。
6. 終了と仕上げ
必要な深さや穴の形状が完成したら、切削操作を終了します。穴が正確な寸法と位置になっているかを確認し、必要に応じて面取りやバリ取りをして仕上げます。
多軸ボール盤の構造
多軸ボール盤の構造は、主に以下のような要素で構成されています。
1. モーター
モーターは、多軸ボール盤の複数の回転軸を駆動するための動力源として使用されます。一般的には、電動モーターが使用されます。
2. 回転軸
モーターによって駆動される回転軸が複数配置されています。回転軸は精密な加工が施された軸で、異なる径や形状のものがあります。
3. ベルト
モーターと回転軸をつなぐためのベルトが使用されます。ベルトは様々なサイズがあり、回転数やトルクの変化に対応可能です。
4. テーブル
テーブルには、異なる形状や大きさの材料の取り付けが可能です。クランプやバイス、固定ネジなどが使用して材料を固定します。
5. 切削工具
切削工具は多軸ボール盤の回転軸に取り付けられます。切削工具により多様な切削ができます。
6. 制御装置
多軸ボール盤には、モーターや切削工具の回転数を調整する制御装置があります。制御装置は、操作パネルやコンピューターなどで操作できます。
多軸ボール盤のその他情報
1. 多軸ボール盤の長所
多軸ボール盤は、複数のスピンドルを備えた工作機械です。これにより同時に複数の穴をあけられます。多軸ボール盤の最大の長所は、高い作業効率です。一度に複数の穴をあけられるため、作業時間を短縮可能で、特に大量生産や連続加工の場合には生産性が向上します。
また、多軸ボール盤は、複数の穴を正確に位置決めすることができます。複数のスピンドルを均等に配置することで穴の位置や間隔を一貫して保てるため、精度の高い加工が可能です。
さらに、異なるサイズや形状のドリルビットを使用できるので、多様な穴の加工に対応しています。それぞれのスピンドルに適切なドリルビットを選択することで、材料や加工要件に応じた穴をあけられます。
2. 多軸ボール盤の短所
多軸ボール盤は機械自体のサイズが大きくなり、複数のスピンドルを搭載しているため、単軸ボール盤よりも大きいスペースが必要です。小規模な作業場や限られたスペースでは、利用が制約される場合があります。
また、多軸ボール盤の操作や調整は複雑です。複数のスピンドルを同時に制御し、均等に加工するためには緻密な調整が必要です。スピンドルの位置や加工条件を均等に調整することが重要であり、操作の難易度が高くなります。
さらに、スピンドル同士が固定されており、独立して操作できません。そのため、複雑な形状や角度での穴加工には限定されます。また、スピンドル同士の位置関係や干渉によって、一部の穴が加工できない場合もあり、加工対象によっては、他の種類の工作機械の方がより適している場合もあります。
多軸ボール盤は、複数のスピンドルや関連部品、制御システムなどが必要です。それに伴う費用も増え、複数のスピンドルや部品のメンテナンスや修理も必要となり、コストや手間がかかることも考慮しなければなりません。
3. 多軸ボール盤による生産性の向上
多軸ボール盤は、自動化された生産ラインに組み込まれることで、生産性を向上できます。自動化された生産ラインは、複数の機械を連携させ、製品の加工や組み立てや検査などを自動化するので、従来の手作業に比べて生産性と品質を高められることがメリットです。
多軸ボール盤が自動化された生産ラインに組み込まれる場合、機械に自動化機能を搭載する必要があります。例えば、切削工具の交換やテーブルの移動を自動化することで、作業者が手作業で行う必要がなくなり、生産ラインの生産性向上につながります。
自動化された生産ラインに組み込まれた多軸ボール盤は、コンピュータによって制御されることが一般的です。コンピュータは、加工条件や切削工具の交換タイミングなどを管理し、自動的に加工できます。また、コンピューターによって加工結果の検査や不良品の自動分別なども可能です。