アルミニウムの5軸切削加工

アルミニウムは軽量・高強度・高い加工性を兼ね備えており、航空機、ロボット、医療機器、産業装置など多くの分野で不可欠な材料です。なかでも複雑形状や高精度が求められる部品の製造においては、5軸切削加工の重要性がますます高まっています。本記事では、金属・鋳物切削加工センター.comが、アルミの5軸加工の基礎、種類、メリット、さらに加工設備や加工事例まで、わかりやすく解説します。アルミ部品の精度向上や加工の効率化を検討したい方に役立つ内容です。

5軸加工とは

5軸加工とは、マシニングセンタの直進3軸（X・Y・Z）に加えて、「回転軸」と「傾斜軸」の2軸を追加した加工方法です。合計5軸を制御することで、多方向から工具をアプローチさせることが可能になり、複雑な立体形状を高精度に削り出すことができます。

通常の3軸加工では苦手とされる深いポケット加工や複合角度の穴加工、滑らかな自由曲面なども、5軸加工であればワンチャックで対応が可能です。アルミは切削性が高く高速加工に向いているため、5軸加工との相性もとても良く、短納期化や品質向上を両立できます。

さらに、ワークを傾斜・回転させることで、工具を短く設定できるためビビりを抑えた安定加工が可能になります。これはアルミ製品の面粗度向上や寸法精度アップに大きく貢献します。

5軸加工の種類

5軸加工は「同時5軸加工」と「割り出し5軸加工」の2種類に分類されます。製品仕様や精度、納期に応じて最適な加工方式を選択することが重要です。

同時5軸加工

同時5軸加工とは、X・Y・Zの3直進軸に加え、回転・傾斜の2軸を同時に動かしながら加工する方法です。工具姿勢をリアルタイムに調整しながらワーク表面に追従させることで、三次元的な曲面を高精度に削り出すことができます。

自由曲面、連続面、複雑なポケット形状など、3軸では不可能に近い形状も短時間で高品位に加工可能です。アルミ加工では高速回転と組み合わせることで、サイクルタイム短縮にも寄与します。

割り出し5軸加工（3＋2軸加工）

割り出し5軸加工は、回転軸・傾斜軸を任意の角度に割り出して固定し、その状態でX・Y・Zの3軸で加工する方法です。三次元曲面の加工には適しませんが、多面加工をワンチャックで行えるため、段取り削減やリードタイム短縮に大きな効果を発揮します。

特にアルミの多面加工、小ロット部品、量産部品などでは、割り出しによる効率化が非常に有効です。精度面でも段取り替えが不要になるため、基準ズレを抑えた安定した品質を実現できます。

5軸加工がアルミ加工にもたらすメリット

アルミの軽量性や加工性と、5軸加工の多面・多方向アプローチを組み合わせることで、製品品質や生産効率が飛躍的に向上します。

多面加工による段取り削減

アルミ部品は複数方向からの加工が必要になるケースが多く、通常の3軸では段取り替えが頻発します。5軸加工ならワンチャックで複数面を加工できるため、加工時間の短縮、誤差減少、リードタイム削減が可能です。

工具姿勢の最適化による高精度加工

ワークを傾斜させ、工具を短くセットすることで、ビビりの抑制・加工負荷の軽減・工具寿命の延長など、品質向上につながるさまざまなメリットが生まれます。

自由曲面加工が可能

5軸加工を用いれば、3軸では困難な複雑曲面や入り組んだ形状も滑らかに加工できます。軽量化設計のためのトポロジー形状など、新しいアルミ部品設計にも対応可能です。

高速加工との相性が良い

アルミ材は高速回転・高送り加工との相性が良いため、同時5軸加工と組み合わせることで大幅なサイクルタイム短縮が期待できます。

金属・鋳物切削加工センター.comの5軸加工設備

金属・鋳物切削加工センター.comの加工協力工場では、DMG森精機製の同時5軸加工機「DMUシリーズ」を保有しており、高精度の3次元加工と高速加工が可能です。

DMUシリーズは高剛性・高精度のトラニオン構造を採用し、アルミの高速加工でも安定した工具姿勢を維持します。また、リニアドライブ搭載機では高速送りにも対応し、アルミ加工の生産性を大幅に高めることができます。

これにより、
・複雑曲面
・深いポケット
・多面加工
・微細形状
など、従来の加工方式では難しかったアルミ部品にも柔軟に対応可能です。

まとめ：アルミ部品の高度化には5軸加工が不可欠

アルミニウムの軽量性・加工性と5軸加工の高い自由度が組み合わさることで、複雑形状・高精度・短納期といった現代の製品開発ニーズに応えることができます。特に、同時5軸加工を活用することで、従来では対応が難しかった形状や品質要求も実現できるようになります。

金属・鋳物切削加工センター.comでは、DMG森精機製DMUシリーズを中心とした高性能設備と、多様な加工事例で培ったノウハウを活かし、お客様の課題に応じた最適なアルミ加工を提案しています。アルミ部品の精度向上、複雑形状の試作、5軸活用によるコストダウンなどをご検討の際は、ぜひご相談ください。