デフケースの内面を旋削
従来は高価な専用機械が必要だった加工に対応すべく、汎用の工作機械を工夫して低価格化を実現した例が、富士機械製造のNC旋盤「GEN400」だ。一体型デフケースの内面加工をターゲットに専用化したNC旋盤である(GEN400で加工したワークが表紙ページの写真における右上のデフケース)。同社の試算によると専用機械に比べて導入コストは約10%削減できる*1。
*1 汎用チップが使えることによって、刃具費も約40%削減できるという。
一体型デフケースのような形状では開口部が狭く、内面が奥まっている(凹部となっている)ために一般的な旋盤では刃物を当てにくい。そこでGEN400では、X軸方向(主軸の回転軸と直交する方向)に刃物の位置を変化させられる特殊な刃具ユニットを使い、内側の端面や側面をNC制御で加工する。
刃具ユニットは、主軸の回転軸(Z軸)上に配置した2本のシャフトで挟み込むように支持する(図1)。各シャフトを伸ばしたり縮めたりすることで、刃具ユニットのZ軸上の位置を制御する。
主軸側から刃具ユニットをサポートするシャフトはZ軸方向に直線移動するだけだが、主軸側と逆側から刃具ユニットをサポートするシャフトはZ軸方向の直線移動に加えてC軸(Z軸を中心とした回転)でも動く。このC軸を利用したシャフトの動きは、刃具ユニットそのものの向きには影響しないが、シャフトをはめ込んだ部分を介して内部の機構を動かし、刃物のX軸方向の位置を変化させられる。つまり、刃物が刃具ユニットから突き出たり、引っ込んだりする。
このようにして、ワークの回転中心方向から支持された刃物の位置をX軸とZ軸の2軸で制御することで、ワークの内面に平面だけではなく曲面を加工できるようになる。シャフトの伸縮と回転で加工面の形状も制御可能なため、NCプログラムによって加工形状を自由に変更できる。切削条件を変えれば、面粗さの調整も可能だ。
現時点では刃具ユニットとして、刃物が回転軸方向を向いた平面切削用刃具ユニットと、刃物が回転の半径方向を向いた曲面切削用刃具ユニットの2種類を用意*2。刃具ユニットを自動で交換する機能も備える。
*2 刃具ユニットには旋削用の汎用チップを取り付ける。
内面加工だけではなく、他の部分の旋削加工や穴開け加工なども1回のチャッキングで実施でき、位置精度を確保しやすいのも特徴の1つだ。