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5 軸ワークホールディング: ゼロ点システムとバイスがどのように加工安定性を最大化するか

5 軸マシニング センターの性能は、それをサポートするワークホールディングによって決まります。回転テーブルを妨げたり、カッターの経路を妨げたりする治具は、5 軸加工機を 3 軸加工機に変えます。ワークホールドの正しい決定は、工具が部品に無制限にアクセスできるようにしながら、低いクランプ高さ、高い再現性、素早い切り替えを組み合わせたシステムを選択することです。

実際には、5 軸加工機が 1 回のセットアップで部品を完成できない原因は、治具にあることがよくあります。クランプ高さが 1 ミリメートル増えるごとに、切断範囲が 1 ミリメートル放棄されることになります。

中心的な問題: 5 軸加工では、ワーク保持がシステムです

4 番目と 5 番目の軸が回転すると、作業ゾーン内のすべての要素も回転します。高いジョーを備えた万力、大きなパレット、またはテーブルの中心から遠くまで延びる治具プレートは、貴重なカットスペースを消費し、プログラマがより短いツールまたは異なるアプローチ角度を選択することを余儀なくされる可能性があります。

解決策は単にクランプを強化するだけではありません。これは、信頼できるデータムを確立し、そのデータムを失うことなくフィクスチャ モジュールを交換できるシステムです。ゼロポイント システムはまさにそれを行います。機械テーブルに取り付けられたベース プレートは、あらゆる治具またはパレット上の位置決めピンとプーラーを受け入れ、ロック機構が治具を毎回まったく同じ位置に引き戻します。

この再現性により、このシステムは無人生産、複数のパレット、さらにはロボットによる積み込みにも適しています。

効果的な 5 軸ワークホールディング設計の特徴

優れた 5 軸ワークホールディング システムは、工具へのアクセス、剛性、再現性、切り替え速度という 4 つの測定可能な要件を満たしている必要があります。

  • ツールへのアクセス : クランプ高さが低いほど、ツールに余裕が生まれます。テーブル内部に取り付けられたゼロ点ロケータにより、ワーク保持スタックが短縮され、使用可能な Z 軸移動量が拡大します。
  • 剛性 : クランプ力は切削力に耐えるのに十分高くなければなりませんが、部品を変形させない設計にする必要があります。テーパーインターフェイスを備えたボールロックシステムは力を均等に分散し、振動のリスクを軽減します。
  • 再現性 : 短い円錐形または八角形のテーパーを備えたゼロ点ロケーターは、通常、0.005mm 以上の範囲の再現性を実現します。これは、シフトをまたいで同一部品のバッチを再配置したり、マシン間で治具を移動したりする場合に重要です。
  • 切替速度 : 5 軸加工機上で 1 つの治具から別の治具に切り替えるには数分かかる場合があります。ゼロ点ベースプレートとロケータを使用すると、同じ切り替えに数秒かかります。
0.005 mm テーパ原点位置決め器の一般的な再現性
30秒 ゼロ点ベースプレートでのおおよその切り替え時間
20～30mm 内蔵ロケータによりフィクスチャのスタック高さを削減
一般的な 5 軸ワーク保持アプローチの比較
アプローチ 再現性 セットアップ時間 最適な用途
手動バイス /-0.02mm 2～5分 少量のバッチ、単純な部品
空気圧ゼロ点ベースプレート /-0.005mm ～30秒 自動化されたセル、高い切り替え頻度
オクタゴナルテーパーロケーター /-0.005mm ～30秒 高剛性部品、大型部品、非対称部品

システムの組み立て: ゼロ点ロケーター、ベース プレート、およびバイス

実際には、5 軸ワークホールディング ソリューションはモジュール式スタックです。マシンテーブルは、 ゼロ点クイックチェンジベースプレート 。その上に、パレット、治具、または万力のいずれかを取り付けます。ロケーターは、定義された力で上部モジュールを所定の位置に引っ張るため、ワークピースは毎回同じ場所に位置決めされ、クランプされます。

コンパクトなソリューションを必要とするオペレータのために、内蔵の自動ゼロ点ロケータをマシンテーブル内に取り付けることができます。この設計では、ロケーターがテーブル表面の下に配置され、上面が遮られないため、スタックの高さがさらに低くなります。

バッチ処理される小型精密部品の場合、 52mm両位置手動バイス は 2 つのワークステーションとコンパクトなジョー幅を提供し、カッターの経路を確保します。

52mm Double Position Vise for Precision Batch Machining 精密バッチ加工用52mmダブルポジションバイス この手動バイスは、コンパクトなジョー幅を備えた 2 つのワークステーションを備えており、バッチで処理される小型精密部品の明確なカッター パスを確保します。 ±0.01mmの再現性で素早いクランプを実現します。 製品を見る→

加工力が大きく、治具の剛性を非常に高く保つ必要がある場合、 八角テーパー原点位置決め器 の方が良い選択です。八角形の断面は丸ピンよりもトルクや側面荷重に強く、大型部品や非対称部品に適しています。

Octagonal Taper Zero-Point Locator for Rigid Fixturing 剛性治具用八角形テーパーゼロ点ロケーター 高い加工力向けに設計されたこのロケーターは、トルクと側面荷重に耐えるために八角形の断面を使用しており、0.003mm の再現性を確保しながら大型部品や非対称部品に最適です。 製品を見る→

ゼロ点システムが 5 軸加工の安定性にどのような影響を与えるかについて詳しくは、以下を参照してください。 ゼロ点クランプが 5 軸 CNC 加工におけるワークの安定性をどのように向上させるか .

5 軸ワークホールディングのセットアップを開始する前に確認すべきこと

  • ワークテーブルとTスロットの互換性 : 原点ベースプレートがテーブル側に適合していること、および T スロットの位置がロケータの間隔と一致していることを確認します。
  • スタックの高さ : ベースプレート、ロケーター、パレット、バイスを含む合計のスタック高さを計算します。スタックが低いほど、切断範囲が広くなります。
  • クランプ力 ：プーラー力を適用される最大切削力に合わせてください。
  • 付属品の入手可能性 : 選択した特定のロケーター サイズに対応する位置決めピン、ロッキング プーラー、および保護プラグが利用可能であることを確認してください。
  • 自動化の準備状況 : ロボットによる積み込みやパレット システムを計画している場合は、空気圧でリリースできるゼロ点ロケーターを選択してください。
  • 今後の展開 : 複数のロケーター タイプに対応できるベース プレートを購入すると、テーブル全体を交換せずに後でシステムを拡張できます。

システムを評価するときは、次の属性を探してください。 低いスタック高さ テーパーロック 自動化対応 0.005mmの繰り返し精度

よくある質問

Q1: 原点位置決め器と従来のバイスとの違いは何ですか?

ゼロ点ロケータは、治具またはパレットをベース プレートに対して自動的に位置決めしてロックするモジュールです。バイスはワーク自体を固定するクランプ装置です。 5 軸セルでは、多くの場合、両方を組み合わせます。

Q2: 既存の5軸加工機に原点ベースプレートを使用できますか?

はい、ほとんどの場合、そうです。既存の T スロットを使用して、ベース プレートを機械テーブルまたはトゥームストーンに直接取り付けます。ベース プレートは、テーブルの寸法と機械の X および Y の移動量に一致する必要があります。

Q3: 5 軸加工において、ゼロ点システムはどれくらいのセットアップ時間を節約できますか?

手動クランプと比較して、ゼロ点切り替えにより、切り替えごとのセットアップ時間が数分から約 30 秒に短縮されます。多品種ジョブの場合、これによりシフトごとに数時間のスピンドル時間を回復できます。

Q4: ゼロ点ロケータは空気圧式と手動式のどちらを選択すればよいですか?

同じフィクスチャを長期間マシン上に設置する場合は、手動ロケータの方が簡単で安価です。空気圧ロケーターは、オペレーターなしでシステムが解放およびロックできるため、自動化する場合に優れています。

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