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生産設備に関する記事

難形状でも楽々加工!3次元加工機の種類やメーカを解説

工作機械に求められる加工は、簡単なものだけではありません。

複雑な形状を加工する為に今までは、複数の機械を使い分けたり専用治具を作成して加工していました。そのため、機械を使い分けたり専用治具を作成したりして、加工コストが高くなるケースが珍しくありませんでした。また、加工物を取り外して別の機械に載せ替えると、加工精度が安定しない問題もありました。

ですが、現在は3次元加工機と呼ばれる加工機が開発されています。こちらの加工機を導入すれば1台で立体的に加工ができ、加工精度も安定するでしょう。

この記事では、3次元加工機の種類や特徴、導入時の注意点などを解説します。また開発メーカをいくつかご紹介します。3次元加工機とは何かを理解し、どの機械を選べば良いかの参考にぜひご覧ください。

もし、3次元加工機のコンサルティングを受けて、

  • 省力化、省人化してコストダウンしたい
  • 生産性アップして売上を上げたい
  • 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
  • どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない

という場合は、お気軽に日本サポートシステムまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。

1.3次元加工機とは何か

3次元加工機とは、水平軸(X軸)・垂直軸(Y軸)・奥行軸(Z軸)の最低3軸を使用した加工機のことです。複数の軸を上手く活用し、立体物を加工したり立体造形を作成します。

3次元加工機は大きく分類すると以下の4種類あり、それぞれの特徴を表にまとめました。

特徴
3Dモデリングマシン おもに小型の樹脂製品

コンパクト

マシニングセンタ おもに金属部品

工具の自動交換

3軸や5軸など種類が豊富

複合加工機 おもに金属部品

マシニングセンタに旋盤機能を追加

3次元レーザ加工機 成型板金部品やパイプ材

おもに穴あけや切り欠きで使用

以下それぞれを詳しく解説します。

(1)3Dモデリングマシン

3次元切削加工機とも呼ばれ、加工負荷の少ない材料を加工できる機械です。

おもに小型の樹脂製品の加工で使用することが多く、卓上に設置できるモデルがあるなどコンパクトになっています。設計やデザインの立体的な検証に多く利用されている機械です。

また加工負荷が少なければ金属加工も可能で、バリ取りや研磨などの使用用途もあります。

(2)マシニングセンタ

MC機とも呼ばれ、おもに金属部品の立体加工で使用する加工機です。この加工機は工具を自動で交換する「オートチェンジャー」を搭載しています。工具を自動で交換して段取り替えの手間を省き、省力化によるコスト削減できる機械です。

マシニングセンタは動作軸の本数によって種類があり、3軸や5軸など多彩なバリエーションがあります。

(3)複合加工機

複合加工機とは、おもに金属部品の立体加工で使用する加工機です。フライス削り・旋削・研削などさまざまな加工が1台に集約された機械で、マシニングセンタにNC旋盤機をあわせた機械のことを言います。加工物を回転させることができるので、丸材の切削が得意な機械です。

(4)3次元レーザ加工機

3次元レーザ加工機とは、成型後の板金部品やパイプ材などを立体加工する加工機です。加工ヘッド部(レーザ光照射部)が360度回転できるので、成型後の穴あけや切り欠きなどで利用されています。

2.3次元加工機の導入事例

この章では実際に3次元加工機をどのように活用しているのかの事例をいくつか紹介します。導入に向けての参考としてご覧ください。

(1)バリ取り・研磨(3Dモデリングマシン)

金属部品のバリ取りや研磨に3Dモデリングマシンを使用している事例です。3軸を同時制御し、円筒のドリル穴をあけた後のバリを取ることもできます。

(2)シリンダブロックの加工(マシニングセンタ)

自動車などのエンジンに使用されるシリンダブロックにマシニングセンタを使用している事例です。5軸のマシニングセンタであれば、粗削りから仕上げ加工までを1チャッキングでおこなえます。

(3)ギアシャフトの加工(複合加工機)

ギアが一体となったシャフトを加工するために複合加工機を使用している事例です。回転軸とX・Y・Zの3軸を同時制御し、ギアの部分を高精度に加工ができます。

(4)プレス成型後の穴あけ(3次元レーザ加工機)

板金部品を穴あけ後にプレス成型すると、成型形状によっては穴が変形する場合があります。穴あけは、基本的に加工面に対して垂直にあけます。成型した板金部品に傾斜角度があると穴あけが困難です。3次元レーザ加工機を使用すれば、加工ヘッドを任意の角度に設定できるので傾斜角度のある部品でも穴あけが可能です。

3.3次元加工機の導入や使用時で気をつけたいこと

3次元加工機には気をつけるべきポイントが以下3つあります。

  • 加工物の材料で機械を選定する
  • 材料の大きさで機械を選定する
  • 人材育成費とメンテナンス費が必要

順に解説していきます。

(1)加工物の材料で機械を選定する

前述でお伝えした4種類ある3次元加工機は、加工物の材料で機械を選定できます。

加工物の材料
3Dモデリングマシン 樹脂材や軽負荷の金属加工
マシニングセンタ 金属材の加工(ブロック材など)
複合加工機 金属材の加工(丸材など)
3次元レーザ加工機 成型板金やパイプ材の加工

樹脂材や金属材の軽負荷加工(バリ取り等)であれば、3Dモデリングマシンで立体加工が可能です。
「ブロック材」は「マシニングセンタ」、「丸材」は「複合加工機」が立体加工を得意としています。
「板金」や「パイプ材」の立体加工は「3次元レーザ加工機」を選定してください。

(2)材料の大きさで機械を選定する

3次元加工機は、材料の大きさで機械の選定が必要です。固定や加工できる範囲で機械の大きさが異なります。機械の最大ワークサイズと設置できるスペースがあるかの確認が必要です。

(3)人材育成費とメンテナンス費が必要

3次元加工機は、導入後に人材育成費とメンテナンス費がかかります。通常の加工機とは違い、機械操作やメンテナンスに専門知識が求められるからです。
また、それらの知識を習得した人材を育成するのにかかる、時間的なコストも考える必要があります。

4.3次元加工機を開発する主要メーカ、およびそれぞれの主力製品

ここからは3次元加工機を開発・販売しているメーカと、主力としている製品をお伝えしていきます。どのようなメーカや製品があるかの参考にご覧ください。

(1)ローランド ディー.ジー.株式会社(3Dモデリングマシン)

静岡県に本社がある日本の企業です。大型カラープリンタや3Dモデリングマシンを主力としています。ローランド社の3Dモデリングマシンで造られた製品は、モータースポーツ最高峰のF1にも使用されるほど高品質です。

主力製品は「MDX-540S」。アルミ製品などの軽金属の切削が可能で、繰り返し精度が±0.02と精密な切削加工ができます。

(2)DMG森精機株式会社(マシニングセンタ、複合加工機)

愛知県に本社がある日本の企業です。マシニングセンタや複合加工機を主力としています。

大画面のタッチパネルを搭載した加工機もあり、操作も扱いやすく機能が豊富に搭載しています。またネットワークに接続することも可能で、機械の稼働状況などを管理できます。

主力製品はマシニングセンタの「DMU 50 3rd Generation」です。加工物を載せるテーブルに回転軸と傾斜軸を搭載した5軸加工機で、位置決め精度が6マイクロメートル以内の高精度の機械です。

(3)モディアシステムズ株式会社(マシニングセンタ)

小型の切削加工機や彫刻機などを主力としている日本企業です。埼玉県に本社があります。

主力製品はマシニングセンタの「MiniMiller MM100VF」で、5軸を搭載した切削加工機です。機械の設置面積が1平方メートル、機械高さが1.5メートルと小型なのが特徴。小型なのでレイアウト変更も容易で、設置場所を選ばない機械です。

(4)コマツ産機株式会社(3次元レーザ加工機)

石川県に本社がある日本の企業で、プレス機や板金機械を主力としています。

コマツ社のプレス機や板金機械はすべてインターネット接続でき、離れた場所でも機械を管理が可能です。

主力製品は3次元レーザ加工機の「TLMシリーズ」です。高出力のレーザ光で、薄板から軟鋼(12mm)まで安定して加工できます。

5.3次元加工機の導入に関するご相談は日本サポートシステム

複雑な加工が可能な3次元加工機は、加工物の材料で機械を選定が可能です。

しかし、材料の大きさで機械の設置サイズが異なります。機械の選定を間違えてしまうと、設置できない・加工できないなどの問題が発生します。

3次元加工機を上手く活用できていない、導入を検討しているがどんな3次元加工機を選べばいいのかわからない……などの場合は日本サポートシステムまでお問い合わせください。

【特徴】
日本サポートシステムは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレーターです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

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050-1743-0310 営業時間:平日9:00-18:00

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