マシニングセンタとは? NCフライス盤との違いや種類、特徴を解説

マシニングセンタとは? NCフライス盤との違いや種類、特徴を解説

近年、金属加工の製造現場では工作機械の自動化が進んでおり、マシニングセンタが広く普及しています。自動車部品や放熱板、プレス・射出成形向け金型など、さまざまな製品がマシニングセンタによって造られていて、現代のものづくりに欠かせない機械といえるでしょう。 ここでは、マシニングセンタとはどのような機械なのかをはじめ、NCフライス盤との違いや導入するメリットについてご紹介します。

マシニングセンタとは?

マシニングセンタ(machining center)は、回転工具を使用してフライス削りや中ぐり、穴あけ、ねじ立てといった切削加工を、1台で行える工作機械です。「自動工具交換装置(ATC)」が搭載されていて、加工に必要な切削工具をあらかじめツールマガジンにセットしておけば、プログラムに沿って工具を自動交換してくれるのが特徴です。
従来のフライス盤では、工具交換作業は機械稼働を停めて行っていましたが、ATCによって工具交換をスピーディに行うことで機械停止時間を省き、生産性の向上に寄与しています。

マシニングセンタとNCフライス盤の違い

NC(numerical control)とは数値制御の意味で、材料の位置や動きなどを数値化して機械を動かす方式を指します。現在はコンピューターによる数値制御機能を備えており、コンピューターに加工条件を入力することで自動加工が行える、CNC(Computer numerical control)フライス盤が主流です。
マシニングセンタとNCフライス盤はどちらもフライス加工用の機械で、プログラムによって動きを制御している点は同じですが、自動工具交換装置がついているかどうかが異なります。

マシニングセンタを使った加工の手順

マシニングセンタを使っての加工は、大きく次の3つの工程に分けることができます。
1.プログラムの作成・転送
2.材料のセット
3.加工
手動で加工していた従来のフライス盤では、加工の工程が最も手間と熟練度を要しましたが、マシニングセンタでは最初のプログラム作成に時間と技術が求められます。
プログラムの座標や軸移動にはGコードと呼ばれるコードが用いられますが、工作機械ごとにコードの読み取り方や使い方が異なるため、作成したプログラムはそれぞれの機械に適した形式への変換が必要です。

マシニングセンタの種類

マシニングセンタは、構造によって立型や横型、門型、5軸制御の4種類に分けることができます。種類ごとの特徴をご紹介します。

・立型マシニングセンタ

工具を垂直方向に取り付けるマシニングセンタです。材料を上から削るため切削状況を確認しやすく、設計図面と見比べながら加工を行えます。他の型に比べてコンパクトな作りで専有面積が小さく、設置しやすいのも特徴です。
一方で、穴あけなど切りくずが排出されづらく、後工程で工具のチッピングの原因になる可能性があるため、後工程に切りくずを残さないよう対策が必要です。大量生産には向かず、1面を加工することが多い金型部品などの少量生産に適しています。

・横型マシニングセンタ

工具を地面と水平方向に取り付けるマシニングセンタです。切りくずの排出性がよいため、製品の加工面が傷つきにくい、切りくず残りによる工具損傷の心配が少ないといった点で優れています。
部品の輸送作業が自動で行えるパレットチェンジャーを装備して部品供給を自動化すれば、長時間の連続稼働も可能です。縦横高さの3軸に加え、テーブルが水平方向に回転して4軸での制御が行えるものなら、高い精度での加工が行えます。
一方、横から材料を固定するという構造上、重い材料を固定した際に治具が乱れたりたわんだりする恐れがあるのがデメリットです。重量物の加工には不向きで、高い加工精度を要する精密小物部品の加工に適しています。

・門型マシニングセンタ

主軸が天井側についているマシニングセンタです。正面から見た際に機械が門の形をしていて、ガントリー型とも呼ばれます。
材料を置くテーブルが広いため、主に重量のある加工物や長尺製品の加工に使われています。

・5軸制御マシニングセンタ

縦横高さの3軸に2つの回転軸を加えた計5軸を制御することで、複雑な形状の加工が行えるマシニングセンタです。主軸は地面に対して垂直方向に取り付けられています。
固定している底面以外の5面に対して加工を行えるため、材料のセッティングが一度で済み、作業工程を減らすことができるのが特徴です。ただし、軸が増えることで設定しなければならない座標が多くなり、プログラミングと制御は難しくなります。

マシニングセンタを導入するメリット

マシニングセンタを導入すると、手動で同じ加工を行う場合に比べて、どのようなメリットがあるのでしょうか。導入によって得られる2つのメリットをご紹介します。

・さまざまなコストの削減につながる

マシニングセンタを導入すれば1台で複数の加工を行えるため、作業を最小限に抑えられます。マシニングセンタの使用方法さえ理解できれば、加工自体は機械が自動で行うため、従来のフライス盤のような手動操作技術を習得する必要はありません。
生産の自動化が可能になり、人件費や育成コスト、作業時間の節約につながります。

・加工精度の改善

手動での加工操作は、操作ミスによる不具合や作業員の経験の差などで、加工精度にばらつきが出る恐れがあります。しかし、マシニングセンタの自動作業なら仕上がりの差がなくなり、品質の安定化が図ることが可能です。

マシニングセンタは生産効率の向上に有効

作業の自動化による生産性の向上に加えて、作業時間や人件費の削減など、マシニングセンタの導入は多くのメリットがあります。無人化や標準化は、現代の製造業が生産工程の自動化を実現するうえで不可欠ともいえる課題であり、マシニングセンタはこれらを解決する糸口のひとつです。
導入の際は、マシニングセンタにどのような機能が必要なのかを踏まえて選定し、作業員への操作方法の教育、手順書などの導入準備もしたうえで活用していきましょう。