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2022.10.11

解説！NC工作機械マシニングセンタの基礎知識と活用方法

マシニングセンタ(MC)とは？

マシニングセンタとは、金属加工を代表するNC工作機械のことをいいます。

NCによるコンピュータでの制御とATCによる自動工具交換機能を搭載しており、スムーズな作業と、複雑な加工、安全性という点で優れた産業機械といえます。

加工に必要な切削工具をあらかじめセットしておくことで、プログラムに沿って工具を自動交換してくれます。

今まで複数の工作機械を使っておこなっていたフライス削りや中ぐり、穴あけ、ねじ立てなどのざまざまな加工は、マシニングセンタ1台で一連の流れを通しておこなうことが可能となっています。

マシニングセンタの特徴

マシニングセンタの特徴は、コンピュータ制御によるATC（工具自動交換機能）を備えているかどうか、という点にあります。

一般的にNC工作機械は作業者が工具を交換するのに対して、マシニングセンタではチェンジアームによって自動で工具を交換し、加工をおこないます。

そのため、交換の手間を省くことができ、作業時の無人化と省力化、コスト削減を可能にしています。

近年は、縦、横、高さの３軸での加工に加えて、回転運動を行う２軸を足した「５軸マシニングセンタ」が登場し、より複雑な形状の加工ができるようになっています。

ATC（自動工具交換装置）とは？

ATCは、Automatic Tool Changer の略です。

従来は作業者の手によって加工手順ごとに切削工具を取り換えていたものが、一連の加工作業で必要な切削工具をあらかじめツールマガジン（工具を収納しておくための装置）にセットしておくことで、加工時に機械がプログラム通りに工具を自動で交換してくれます。

複数の工具をセットしておくことができるので、度々の交換の手間が省かれ、生産性の向上にもつながると考えられています。

ATCにはタレット式とマガジン式の２種類がありますが、加工の用途によって選択することをおすすめします。

マシニングセンタの種類

マシニングセンタは、主軸の向きや、加工の目的や主軸の向きによって種類が異なります。

代表的なマシニングセンタにはどのようなものがあるのでしょうか。

・立形マシニングセンタ

主軸（切削工具が回転する方向）が垂直になっているものです。

工作物を上から加工するため、設計図面と同様の角度となり機械の動きが理解しやすいといった特徴があります。

一方で穴あけのような加工をする場合、切りくずを排出しづらいという点があります。そのため、大量生産よりは多品種少量生産に向いています。

・横形マシニングセンタ

主軸（切削工具が回転する方向）が地面に対し水平になっているものです。

工作物を側面から削るため、金属の側面を加工できるため、箱状のものなど立体加工に向いています。

横からの切削によって、切りくずの排出性に優れていて、大量生産にも適しています。

4面割出しの可能なテーブルと自動パレット交換装置を備えているため、長時間の連続稼働が可能であり、加工精度の低下もありません。

立形に比べて、機械の設置面積が必要となります。

・5軸制御マシニングセンタ

直線軸となるX、Y、Z軸の他に、2方向からの旋回軸を加えた5軸を同時に制御することができるマシニングセンタです。

主軸が垂直のもや水平のもの、門形のものなどさまざまなタイプがあります。

従来の3軸加工ではできない3次元曲面の加工に加え、アンダーカットといわれる、隠れた加工面のにおける切削もできるようになります。

複雑な形状の加工が可能であることを活かした技術がジェットエンジンの部品であるブレードディスクやタービンブレード、ターボチャージャーに使われるインペラーなどです。

また人工関節などの複雑な形状をした部品の加工にも利用されています。

5軸となると制御する部分が増えるため、高度なプログラミング知識が必要です。

・門形マシニングセンタ

正面から見たときに、主軸を支える本体が門の形をしているマシニングセンタです。

サイズ的に非常に大きく、テーブルを一方向に広く、長くとることが可能となっているため、船のプロペラや発電機のタービンなど、大型製品や、重量のある製品に多く使用されます。
　　　　

マシニングセンタとは？NCフライス盤とは何が違う？

基本的にATC（工具自動交換機能）が備わっているものがマシニングセンタとなります。

ATCがついておらず、NC（数値制御）によってフライス加工をおこなうものが、NCフライス盤です。

ツールを手動で交換しながら加工することとなります。

同じものを作ることは容易ではありますが、多くの工程や複雑なものの加工には、マシニングセンタが適しているといえるでしょう。

マシニングセンタはNCフライス盤に比べてコストが高く、操作やプログラムの習得に時間がかかります。

中にはATCを搭載した、ATC付 NCフライス盤という機械もあり、マシニングセンタとほぼ同じ構成です。

NCフライス盤と、マシニングセンタの間といったポジションですが、マシニングセンタよりも低いコストとなっています。

このようにコストや性能の面でそれぞれに違いがみられます。

予算や加工内容や予算にあわせた使い分けがポイントです。

マシニングセンタを導入するメリット

マシニングセンタによる加工にはどのようなメリットがあるのでしょうか。それらを紹介します。

コストの削減

マシニングセンタは1台でさまざまな加工が自動でおこなわれます。

マシニングセンタの使用方法を覚えることで、これまでの作業を省き、最小限に抑えることができます。

従来のフライス盤の加工技術を習得するための長い時間はなくなり、時間の節約ができます。

加えて、無人で加工が可能となると人件費の削減にもつながります。コストの削減は売り上げにもつながります。
　

加工精度の上昇

作業者による手動での加工は、場合によって加工精度が一定ではなくなることがあります。

原因として、なにかしらの不具合であったり、作業者の経験によるものであったりします。

もちろん経験や感覚が大事な工作物もありますが、多くの同一品が求められる場合には、加工精度は重要です。

マシニングセンタでの加工は、プログラミングによって仕上がりが統一され、仕上がりに差がなくなり品質を安定させることができます。
　　

安全性

マシニングセンタが必ずしも安全というわけではありません。

しかし、ATCで工具が自動で交換されることは、作業者が工具に触れる機会が減るということにつながります。

事故が多いとされる製造業では特に作業する人が少しでも安全に作業できる環境をつくることは重要です。

マシニングセンタ費用相場

基本的にマシニングセンタは商社経由の場合が多く、正確な販売価格を知るには見積りを取る必要があります。

また、マシニングセンタは大きさや加工精度のよって色々な種類があります。

そのため実際には値段はオープン価格とされています。つまり販売価格は商社が決めることになっています。

メーカーが決められるのは希望小売価格となっていて、あくまでも商社に卸すための卸値を決定することになります。

新品にこだわらない場合には、中古をおすすめします。

中古品を販売する業者では、価格は明確にされていなくても、製造年やどれくらいの期間使われてきたか、負荷のかかる加工をどの程度こなしてきたのか、などをサイトで紹介しています。

価格などチェックして問い合わせてみましょう。
　

主要メーカー紹介

〇株式会社池貝

日本で初めて英式9フィート旋盤2台旋盤の製造で知られる、老舗の工作機械メーカーです。

一世紀以上にわたり工作機械を中心に常に新技術に挑戦し続けてきました。

ものづくりの創業時のチャレンジ精神は、今も確実に進化し続けています。

現在では「旋盤」「マシニングセンタ」「横中ぐり盤」などの大型工作機械をはじめ、船舶用ディーゼルエンジン、印刷機械、押出機など、時代のニーズにあわせた製品開発を手がけています。

‐所在地：〒311-3501　茨城県行方市芹沢920-52
‐URL：http://www.ikegai.co.jp/index.html

〇株式会社牧野フライス製作所

機械を使いこなす加工技術、周辺機器やソフトウェアの先端情報も豊富に提供します。

サポーティングインダストリーの優秀な技術を、いち早く取り込むことが重要だと考えています。

設備機械の稼働率を向上するサポート体制でメンテナンスも万全です。特に横形マシニングセンタには定評があります。

‐所在地：〒152-8578 東京都目黒区中根2-3-19
‐URL：https://www.makino.co.jp/ja-jp/

〇株式会社　松浦機械製作所

世界を相手にモノづくりをしている工作機械メーカーです。

「人のやらないことをやる」という哲学のもと、精度に徹底してこだわったモノづくりとを目指しています。

「MX-330 PC10」は好評の5軸制御マシニングセンタMXシリーズ3機種のなかでも、小型ワークを対象としたモデルです。

MXシリーズは「はじめてでも安心・簡単5軸」をキーワードに、良好な操作性・高い加工能力・コストパフォーマンスを発揮します。

‐所在地：〒910-8530 福井県福井市東森田4丁目201番地
‐URL：https://www.matsuura.co.jp/japan/

マシニングセンタ周辺機器の紹介

　
マシニングセンタはさまざまな周辺機器を利用することで、精度や生産性、効率アップにつながります。それら周辺機器を紹介します。

〇APC

APC（Auto Pallet Changer）は、パレットが自動で交換される装置のことです。

おもに、横形マシニングセンタで利用される周辺機器です。

自動交換がされるということはつまり、夜間や休日の無人稼働が可能ということになります。

あらかじめワークを取り付けた状態で準備しておけば稼働率が向上します。

立体倉庫で10台以上のパレットを交換していくシャトル式と、2台のパレットを旋回して交換するターン式があります。

〇AWC

AWC（Auto Work Changer）は、自動で加工するワークを交換するシステムを意味します。

工作機械の工程間に産業用ロボットを配置すると、ワークを自動で交換してくれます。

ロボットにセンサーなどを搭載することでさらに検品作業なども可能となります。

マシニングセンタの特徴を活かして自動化を進めることができるようになります。

〇オートローダー

加工ワークを自動で着脱する装置です。

さまざまなタイプがありますが、主流であるのはガントリーローダーで、工作機械の頭上をワークが高速で移動搬送します。

〇回転テーブル

回転テーブルは、加工テーブルと組みあわせて使うことで、5軸加工ができるようになります。

回転テーブルには用途によってさまざまな種類があります。

・インデックステーブル
・ロータリーテーブル
・CNC円テーブル
　　
上記以外にも、測定センサなどの周辺機器があります。

まとめ

マシニングセンタをうまく活用することによって作業の自動化、生産性の向上、コストの削減などのメリットがあります。

これからの製造業にとって自動化は必要なことになるでしょう。

ただ設備導入には高い費用がかかることもあり、加工条件や予算に見合ったマシニングセンタを選ぶことが重要なポイントとなります。

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