５軸のプリンター？！ - 還暦じじぃの暇つぶし

5-Axis

３Ｄプリンターで、サポート材やプリント方向などで、いろいろ検討していると
５軸のプリンターってないのかな？と思ってきました
５軸って、３Ｄプリンタの業界では、まだ馴染みは少ないでしょうか？

ところで、５軸って・・・？

工作機械では、最近国内でもかなりメジャーになってきましたが
３Ｄプリンター系のサイトでは、あまり見かけませんね
という事で少し５軸加工機について書いてみようと思います・・
一般的な３Ｄプリンターを眺めると分かると思いますが、直交している動作軸が３本あります。
３本なので、３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）です
この３軸に、２個の回転（傾斜）軸を負荷した構造が５軸となります
ちなみに、工具の回転軸は含めません

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５軸加工機・マシニングセンター

私は、2006年頃から数年間、５軸加工機を触っていた経験があります
当時はまだ、国内製はそれほど多く生産されていなかった時期です
特に、５軸機専用として開発されたマシンは、非常に少なかったです
ほとんどが、３軸機のテーブルの上に、回転と傾斜が可能な機器を載せて
５軸機械と呼んでいました
この時期、社内の新規設備の検討をしていたので、
少し話題になって来た事もあり、導入は全く考えていませんでしたが
情報収集目的でドイツの展示会に行きました

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いや～、驚きました。
展示されているＮＣ工作機械は、ヨーロッパ製は７、８割は５軸加工機でした
さらに、５軸はすでに珍しくなく、ロボットや自動ワークチェンジャーを付加して
自動無人化を目指したシステムが多く展示されていました
５軸加工機のメリットとして、いろいろな方向から加工できるというメリットがあります
ブロック材など一面を挟んでクランプすると、残りの５面は一気に加工できてしまいます

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非常に、自動化がやりやすい機械です
人件費が高く勤務時間が短いドイツでは自動化は必須の戦略だったのではないでしょうか？。
インダストリー４．０も、そんな背景から必然的に生まれた発想のようにも思えます。
そんな展示会を視察して、日本でも５軸化は必ずやってくると思いました
すぐに会社へ提案して導入してもらい、５軸へ取り組んだのがこの時期です
ところが、まもなく、リーマンショックがやってきました
これには、参った！
国内の展示会でも、徐々に５軸加工機は増えてきていましたし
ボーイング７８７や、三菱重工のＭＲＪなど航空の部品加工でかなり需要は増えるといわれていました
ところが、航空機の開発は遅れるは、リーマンやらで、加工の仕事は伸びてきません。
そんな状況で、操作やデータ作成が難しく高価な５軸機は、手を出しにくい機械となりました
現在は工作機械業界さんは、非常に忙しい状況のようですが、
５軸加工機や自動無人化に関してはこの時期の遅れもあり、まだまだＥＵとは差がついています

５軸の構造

上でもちょっと書きましたが、Ｘ，Ｙ、Ｚ軸の３軸に、２軸を加えたものです
３軸は、直交軸ですが、２軸は通常回転・傾斜軸となります
Ｘ軸を中心とした回転は、Ａ軸。
Ｙ軸を中心とした回転は、Ｂ軸。
Ｚ軸を中心とした回転は、Ｃ軸と定義されます。
そのどれか２軸を追加した構造で５軸となります
傾斜軸の構造も、いろいろあって、ヘッド（スピンドル）に２軸追加された、
「ヘッドヘッド型」
ヘッドに１軸、テーブルに１軸追加された、「ヘッドテーブル型」などがあります

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有名なダイシンさんのヘルメット・・・

ヘッドがチルトするのマシンで加工されています。

テーブルに２軸追加された、「テーブルテーブル型」
「トラニオンタイプ」とも呼ばれています

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高剛性と精度が売りのドイツハームレ社のマシン

Ｃシリーズはすべて「トラニオンタイプ」です
このＣ５０、直径１０００ｍｍ、高さ８１０ｍｍ　重量２０００ｋｇの加工物が載せられる化け物みたいな機械ですから、この蜘蛛もたぶん化け物みたいに大きいのでしょう！

どの構成がいいのか？

一概には言えませんが、トラニオン型のほうが精度はよいと言われています
斜めに穴を空けるのを想像してみてください。
ヘッドが傾斜しての加工の場合、工具は穴と同じ斜め（最低２軸）方向に動かす必要がありますが
テーブルが傾斜する場合には、テーブルを穴が真下になるように傾斜すれば、
真下に１軸のみであけられます
これは一例ですが、やはり高精度仕様には、トラニオン型が多いです
これに対して、大物・重量物の場合は、テーブルを傾斜させるには限界があります
テーブルはがっちり平らに置いて、ヘッドを傾けたほうが有利です
そんな感じで、大型機には、ヘッド傾斜が多いです。