今回の技術コラムでは、マシニング加工で治具を製作する際のポイントについてご説明を致します。基礎知識として、治具の役割や形状、種類についてもまとめてご紹介をさせて頂いております。気になる方は是非ご一読ください。
マシニング加工とは？
マシニング加工とは、マシニングセンタと呼ばれる工作機械を用いて行う加工のことを言います。マシニングセンタは、数値制御（NC（Numerical machining））によって切削工具の動きをX軸・Y軸・Z軸の3軸の座標値によって定義し、プログラムによって自動で加工をすることができます。また、多数の工具を収納するためのストッカーとそれを自動で取り換える自動交換装置も搭載しております。そのため、マシニングセンタは1台で下記に様々な加工を行うことができます。
・切削加工
・中ぐり加工
・穴あけ加工
・ネジ加工
・曲面加工
・平面削り加工
・タップ加工
上記のように、マシニングセンタでは様々な加工に対応することができるため、製作する加工品の幅も非常に広いという事が言えます。マシニングセンタで製作することができる製品の中の1部として下記が挙げられます。
・治具
・ブロック
・カバー
・ベース
・ブラケット
・ケース
・プレート
・フレーム
・ピン
・フランジ…
マシニングセンタでは、様々な加工を行うことができるということをお分かりいただけたかと思います。今回の記事では、マシニングセンタで製作することができる製品の中でも、治具について詳しくご紹介していきたいと思います。
治具の役割
治具はワーク（工作物）を取付け、位置決めし加工を案内をする役割を担います。基本的に機械加工、溶接などの加工を行う際に使用します。 治具によって加工が容易になり、仕上げの寸法が統一される為生産効率が高くなります。
冶具の形状
マシニングセンタで製作することができる治具の形状としては下記が挙げられます。
・四角いプレート形状
・円盤形状
・円筒形状
四角いプレート形状の治具の代表的なものとしてはエンドミル、円盤形状・円筒形状の治具の代表的なものとしてはリングゲージなどがございます。四角いプレート形状、円盤形状、円筒形状のそれぞれの治具形状によって最適な加工方法は異なります。これらの治具の形状中でも当社では円筒形状の治具の製作実績が最も多くございます。
治具の種類
治具には工作機械加工用・組立用・溶接用・検査用など、様々な種類があり、製造現場では欠かすことができない存在です。
工作機械用治具
工作機械用治具では、目的の加工内容に合わせて最適な治具選定をすることが重要となります。最適な治具を選定することで生産効率や加工精度を上げることができます。
組立用治具
組立治具は、単純なものから複雑なものまで幅広く存在します。単純な組立治具は、高い精度を必要とせず単純な構成である場合があります。複雑な治具は近年の自動化やロボット化に伴って非常に重要な役割を担っております。
溶接用治具
近年は、溶接ロボットを使用して溶接を行う企業が増えてきております。溶接治具の取付は±0.3㎜程度で位置合わせをする必要があり、非常に高い精度が求められます。
検査用治具
測定機を使用して各種数値を測定する際に、どうしても測定が難しい場合があります。そんな時に測定用治具を使用することによって簡単に測定・測定を可能にする治具です。
マシニングセンタで治具を製作する際のポイント
次は、マシニング加工で治具を製作する際のポイントについてご説明をしていきます。ここでは、四角形状・丸物の形状に分けて記載をしていきます。
四角形状
当社の場合は、四角形状の治具を製作する際には、円筒研削で加工をすることが難しいためマシニングセンタを使用する場合が多いです。四角形状の治具の場合であれば、はめ合いが重要であるため、製作をするうえでは縦・横の長さに狂いが生じていないかということを注視して加工をする必要がございます。治具は位置決めおよび加工の補助的な役割を担いますので、製作をするうえでは精度が非常に重要となります。
丸物
次は丸物形状の治具をマシニングセンタで製作する際のポイントについて記載をします。マシニングセンタで丸物の治具を製作する際には、内径・外径における厳しい公差を要求される場合が多いため、この要求に正確に応えることが求められます。また、内径・外径だけでなく円径も同時に重要となるため狂いが無いように丁寧に加工をする必要があります。
ところが、マシニングセンタは、X軸・Y軸の点の連続で表現されたプログラムで加工をするため真円の加工をすることができません。そのため、要求公差にもよりますが丸物の治具を製作する場合は旋盤を使用する方が良い仕上がりで製作することができます。
マシニングセンタで治具を製作する際のポイントについて四角形状、丸物に分けて解説をしましたが、共通することとしては加工精度に狂いが無いようにすることが重要であるということです。当然ではありますが、治具は要求される公差が厳しくなればなるほど加工難易度が高くなり、加工に要する時間も長くなります。
マシニング加工時に使用する治具とは
マシニング加工は、工作機械用・組立用・検査用・測定用などの様々な治具を製作することが出来ます。
そして、マシニング加工時にも治具を使用することで高精度が求められる治具の製作を可能にすることが出来ます。
加工物を固定する目的で使用する治具をクランプと呼びます。
治具は目的や用途によって様々なタイプの治具がありますが、使用時に共通するメリットとして下記が挙げられます。
①製品の品質価値の向上
②生産性の向上
③省力化（省人化）によるコスト削減
④人的ミスの防止
マシニングのクランプにも「作業を簡素化し、今まで時間がかかっていた段取り時間の短縮」や「作業者のスキルに依存しなくて済む」
といった導入メリットが多く存在します。
また、マシニング加工の精度を高める方法としてクーラントの使用や最適な材質の選定など他にも多くの手段がございます。
当社のマシニングセンタのご紹介
続いて、当社が保有しているマシニングセンタをご紹介いたします。
牧野フライス：5軸マシニングセンタ V56i
精密部品加工センター.comでは、こちらの5軸立形マシニングセンタ V56iを用いて、装置部品等の加工を行っております。 独自の機械構造によって、精密部品で多用される高硬度材の加工であっても、高効率かつ高精度に加工することができます。 こちらの5軸マシニングセンタでは、主軸に独自の...
牧野フライス：立形マシニングセンタ V33i
精密部品加工センター.comでは、こちらの立形マシニングセンタ V33iを用いて、装置部品等の加工を行っております。 独自の機械構造によって、長時間の加工でも安定した精度で加工することができます。 こちらの立形マシニングセンタでは... ＞＞詳細はこちら
ファナック：5軸マシニングセンタ ROBODRILL α-T21IFL
精密部品加工センター.comでは、こちらの5軸立形マシニングセンタ ROBODRILL α-T21IFLを用いて、装置部品等の加工を行っております。 こちらの5軸マシニングセンタは、高精度かつ高効率な加工を実現できるのはもちろんのこと...
牧野フライス：大型横型マシニングセンタ a71
精密部品加工センター.comでは、こちらの大型横形マシニングセンタ a71を用いて、装置部品等の加工を行っております。 a71を用いることで大型で重量のある部品の加工が可能となるため、自動車や産業機械など幅広い業界の部品加工に対応ができます。
マシニング加工の加工実績
続いて、当社が実際に加工したマシニング加工による加工実績をご紹介いたします。
加工事例：製品部キャビ駒
加工事例：製品部入子①
こちらは、STAVAX製の製品部入子です。 加工方法としては、ワイヤーカット、放電加工、マシニングセンタといった複合加工を行っています。 当社では、高精度な精密プラスチック用金型の製造を得意としており、その知見やノウハウを活かして、高精度ワイヤーカット部品を提供しております。 ワイヤーカットは、ワイヤー線の太さがφ0.05~0.3mmということもあり、ミクロンレベルという高精度加工が可能な非接触加工方法として知られています。しかし、さらに精度よくワイヤーカット加工をする際には、細かいノウハウが必要となってきます。 ＞＞加工実績の詳細はこちら
加工事例：製品部入子⑤
加工事例：ヒートシンク
加工事例：測定用ブロック
加工事例：ネジ駒
マシニング加工のことなら、精密部品加工センターにお任せ！
精密部品加工センター.comを運営する株式会社長津製作所では、精密部品を中心とした様々な部品加工を多くの業界に向けて行っております。ワイヤー放電加工機から型彫放電加工機、研削加工機、マシニングセンタなど、多岐にわたる工作機械を保有しているため、あらゆる精密部品加工に対応しております。 また、ホログラム光学素子用金型などの超精密金型の設計・製作実績も多数ございます。
さらに当社では、当社工場にとどまらず、大田区や燕三条など、国内でも有数の加工集積地に幅広い加工ネットワークを築いております。これらの加工ネットワークを駆使することで、どこの会社ならできるかわからないような部品加工にも対応いたします。 「この部品はどこの会社ならできるのかな...？」「加工するのが難しい材料なんだけど、どこにもお願いできなくて困っている...。」「とにかく高精度に加工してほしい！」こうしたお悩みに、精密部品加工センター.comはお応えいたします。精密部品の設計・加工にお困りの方は、まずはお気軽に当社までご連絡ください。