5軸CNCマシンのタイプ：トラニオンヘッドとスイベルヘッドの比較

トラニオン雲台とスイベル雲台：2つの異なる5軸デザイン

5軸CNCマシンを評価する場合、最も基本的な違いはその機械設計にある。ほとんどの場合、トラニオンスタイルとスイベルヘッドの2つのカテゴリーに分類されます。それぞれのデザインは、加工するパーツのサイズ、形状、複雑さに応じて、ユニークな利点と潜在的な制限を提供します。

トラニオン式5軸加工機：複雑な部品のためのコンパクトなパワー

トラニオンタイプの5軸加工機は、3軸マシニングセンターに回転テーブルと傾斜テーブル（しばしばA/C軸回転テーブルと呼ばれる）を取り付けたものです。パーツはテーブルに固定され、テーブルが傾斜・回転することで、切削工具は固定された姿勢のまま、同時に多軸加工を行うことができます。

トラニオンスタイルの機械は、複雑なパーツの位置決めや同時5軸加工に対応する剛性の高いプラットフォームを提供します。

この構造により、優れた剛性と機械的レバレッジが得られ、積極的な材料除去や高速輪郭加工に適しています。主軸の向きが変化しないため、工具経路がより予測しやすくなり、工具寿命が延びることがよくあります。工具と部品が強固に接続されているため、特に輪郭加工面や薄肉部、微細な金型キャビティで、より厳しい公差を実現できます。

また、トラニオンのセットアップでは、ワークの回転による優れた切り屑排出の利点もあり、工具負荷を低減し、仕上げ面精度を向上させることができます。これらの機械は、航空宇宙産業、医療産業、金型製造産業など、複雑な形状が厳しい公差に適合するあらゆる場所で、定番となっています。

しかし、限界もあります。トラニオンテーブルが傾くと、利用可能な加工範囲は、特にZ軸において縮小します。このため、大きなパーツのサイズや方向が制限されることがあります。厄介な形状の場合、固定具がより複雑になり、傾斜回転運動中の衝突を避けるために、部品に特注の固定具やクランプが必要になることがあります。

高い精度が要求される小・中型部品の加工工場にとって、トラニオンスタイルのプラットフォームは、性能と設置効率の優れたバランスを提供します。

スイベルヘッド設計：優れた柔軟性とツールアクセス

スイベルヘッド（またはアーティキュレーティングヘッド）5軸加工機は、ワークピースを傾けるのではなく、切削スピンドル自体を回転させることで多軸移動を実現します。通常、ヘッドはA軸とB軸を中心に旋回するため、工具は事実上あらゆる角度から加工物に接近することができます。パーツは固定テーブル上に固定されたままであるため、治具設計が簡素化され、使用可能な作業量が最大化される。

この設計は、背の高い部品や重い部品、特にそのような部品を回転させることが現実的でない場合や安全でない場合の加工に優れています。ワークが動かないので、クリアランスの問題、部品の変形、動的アンバランスのリスクが少なくなります。大型の航空宇宙構造物、エンジンハウジング、溶接アセンブリは、しばしばこのアーキテクチャの恩恵を受けます。

スイベルヘッド機は、深いキャビティやアンダーカット、複雑な3次元曲面へのアクセスにも優れています。拡張ツールホルダーやロングエンドミルと組み合わせることで、パーツを傾けたりずらしたりすることなく、工具を「届かせる」ことができます。これは、内部形状が重要なエネルギー、自動車、金型などの産業で特に役立ちます。

とはいえ、ムービングヘッドの設計は通常、固定スピンドルシステムと比べて剛性を若干犠牲にします。工具の回転による動的な力は、たわみや振動を引き起こす可能性があり、ツールパス戦略、送り速度の最適化、またはサポート工具によって管理する必要があります。

広範な部品範囲にわたって最大限の柔軟性が要求される用途や、ワーク保持の制約により部品の移動が制限される用途では、スイベルヘッド機は比類のない適応性を提供します。

トラニオンとスイベルヘッドシステムの比較

トラニオンタイプとスイベルヘッドタイプの5軸CNCマシンを並べて視覚的に比較。

ワークフローに適した構成の選択

高速加工と一貫した寸法精度が要求される小型パーツを中心に加工を行う場合、トラニオン式のセットアップが優れた結果をもたらします。一方、スイベルヘッド加工機は、より大きく、より重い、または形状が複雑なパーツをより効率的に加工します。

その決定は、加工する主要な部品の種類と、あなたの工場で利用可能な床面積と冶具戦略に合わせて行うべきである。

まとめと実践的考察

トラニオン式マシンは、小さな部品に優れた剛性と効率を提供し、スイベルヘッドシステムは、柔軟性とリーチが必要な場合に輝きます。多くの近代的な工場では、生産ニーズに応じてどちらかを選択するか、あるいは、より幅広い能力を得るために両方に投資しています。

ワークフローに合うものがわからない？ チームに連絡する 適切な5軸ソリューションを選択するための専門家のガイダンスについては、こちらをご覧ください。