5軸加工機用マシンバイスとは～生産条件に合わせた選び方とナベヤのマシンバイスラインナップ～

5軸加工機を導入したものの、

• 「段取り替えが多く、期待したほど稼働率が上がらない」
• 「ジグと主軸・工具が干渉し、加工できる範囲が限られる」
• 「自動化したいが、今のバイスではワーク交換に人手が必要」

といった課題はないでしょうか。

5軸加工では、1回の段取りで多面を加工できることが大きなメリットです。
このメリットである「1回の段取りで多面加工」を実現するジグが「5軸加工機用マシンバイス」です。

しかし、その効果を十分に引き出すには、ワークサイズや加工内容、ロット数、段取り方法に合ったマシンバイスが欠かせません。
条件に合わないジグを選ぶと、加工機の能力が高くても、段取りやワーク交換のために機械を止める時間が増えてしまいます。

ナベヤは、小物ワークの多数個取りから、中型ワークの汎用加工、高精度・高負荷加工、
大型・長尺ワーク、さらにロボットを活用した自動化まで、5軸加工のさまざまな運用に対応するマシンバイスをラインナップしています。

この記事では、生産条件に合わせた５軸加工機用マシンバイスの選び方と、各シリーズの特長を紹介します。

5軸加工機用マシンバイスとは

5軸加工機用マシンバイスとは

5軸加工機用マシンバイスとは、5軸制御マシニングセンタや、ロータリーテーブルを搭載したマシニングセンタで、ワークを位置決め・固定するためのマシンバイスです。
一般的なマシンバイスと同じくワークを強固に保持することが基本ですが、5軸加工ではテーブルや主軸が傾斜・旋回し、工具が上面だけでなく側面方向からも接近します。
このため、保持力だけでなく、多方向から工具を近づけられる形状が重要になります。

5軸加工機の利点は、ワークを付け替えずに複数面を加工し、工程を集約できることです。
ところが、バイス本体や口金が工具・主軸と干渉すると、加工姿勢が制限され、長い工具への変更やワークの掴み替えが必要になります。
結果として、工具剛性の低下によるビビリ、加工時間の増加、段取り誤差などが生じ、5軸加工機のメリットを十分に活かせません。

そのため、5軸加工機用バイスは「ワークを強く固定する道具」ではなく、
「多方向から加工できる空間を確保しながら、加工負荷に耐えて基準を維持するジグ」と考える必要があります。

立形マシニングセンタ用のマシンバイスとの違い

一般的な立形マシニングセンタでは、主にワーク上方から工具が接近するため、バイスの高さや側面形状が加工範囲へ与える影響は比較的限定されます。
一方、5軸加工機ではワークを傾けた際に、主軸、工具ホルダ、工具、テーブルとバイスが接近します。
そのため、5軸加工機用マシンバイスには、低床化、嵩上げ、少ない掴み代など、干渉を避けるための設計が求められます。
また、5軸加工機用マシンバイスは、1回のクランプで多面を加工するため、加工精度を確保しやすくなるものの、クランプ時のワークの浮き上がりや位置ずれが、その後に加工する複数面に影響します。
したがって、剛性、浮き上がり量、繰り返し位置決め精度も重要な選定項目になります。

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5軸加工機用マシンバイスを選ぶ際に確認したい7つのポイント

5軸加工機用マシンバイスは、締付力や口開きだけで選ぶものではありません。
5軸加工では、ワークを傾斜・旋回させながら多方向から加工するため、バイスと主軸・工具の干渉、加工時の剛性、ワークの変形、段取り方法まで含めて検討する必要があります。
ここでは、5軸加工機用マシンバイスを選ぶ際に確認したい7つのポイントを紹介します。

ポイント1：使用する5軸加工機に搭載できるか

最初に確認したいのは、バイスを使用する5軸加工機のテーブルへ取り付けられるかです。
テーブルの大きさに対してバイスが大きすぎる場合や、取付穴、T溝、位置決め穴の仕様が合わない場合は、そのまま取り付けることができません。
取付プレートが必要になる場合は、その寸法や重量も含めて検討します。
また、バイス、ワーク、取付プレートを含めた総重量が、テーブルの積載質量を超えないことも確認が必要です。

主に次の情報を確認します。

• テーブル径と取付方法
• T溝、ねじ穴、位置決め穴の仕様
• テーブルの旋回範囲
• 機内高さと最大旋回径
• テーブルの積載質量
• バイス、ワーク、取付部品を含めた総重量

まずは、使用する機械へバイスを取り付けられることと、許容される重量内に収まることを確認します。
取り付けた状態での主軸や工具との干渉については、次のポイントで確認します。

ポイント2：加工時に干渉しない軌跡やスペースが確保されているか

5軸加工では、テーブルを傾斜・旋回させながら、ワークの側面や斜め方向から工具を近づけます。
そのため、バイスを選ぶ際は、予定している加工姿勢で主軸、工具ホルダ、工具、バイスが干渉しないことを確認しておくことがポイントです。
正面から見た状態では十分な隙間があっても、ワークを傾けると、工具ホルダや主軸が口金、バイス本体、取付プレートへ接近する場合があります。
干渉を避けるために工具の突出し量を長くすると、工具がたわみやすくなり、ビビリ、面粗度の悪化、加工条件の低下につながります。
そのため、単に「干渉しないか」だけでなく、「必要以上に工具を長くせず、加工面へ接近できるか」まで確認することが重要です。

干渉確認に必要な次の情報を整理しておくと、適したバイスを選びやすくなります。

• 使用する5軸加工機の機械図面・3Dデータ
• ワークの寸法と取付方向
• 加工する面と工具の進入方向
• テーブルの傾斜角度と旋回角度
• ワーク、バイス、取付プレートを含めた寸法
• 工具の突出し量
• 工具ホルダの長さと外径

これらの情報をもとに、主軸、工具ホルダ、バイス、テーブルと干渉しないかを確認します。
バイスは、高さが低ければ必ず干渉を避けられるわけではありません。
ワークを高い位置で保持した方が、工具ホルダとバイスの距離を確保しやすく、短い工具で側面へ接近できる場合があります。
一方で、ワークを高くすると旋回時の振り回し径が大きくなり、主軸やロータリーテーブルと干渉する可能性があります。
したがって、バイス単体の高さや大きさではなく、ワーク、工具、ホルダ、取付プレートを含めた状態で判断します。
可能であれば、機械とジグの3Dデータを使用し、最も干渉しやすい加工姿勢で事前に確認をすることが重要です。

ポイント3：必要な加工面を多く確保できるか

5軸加工のメリットを生かすには、1回のクランプでできるだけ多くの面を加工できることが重要です。
ワークを深く掴むと保持は安定しやすくなりますが、口金に隠れる範囲が増え、側面や下面付近を加工できなくなります。
一方、掴み代を小さくしすぎると、加工負荷によるワークのずれや脱落が生じる可能性があります。

そのため、次の条件を合わせて検討します。

• 加工したい面と範囲
• ワークに確保できる掴み代
• ワークの材質と硬さ
• 荒加工または仕上げ加工
• 切込み量や送り速度
• 使用する口金の形状
• 必要な締付力

「少ない掴み代で保持できること」だけでなく、「必要な加工負荷に耐えられること」を同時に確認する必要があります。

ポイント4：加工負荷に耐えられる剛性と保持力があるか

荒加工、重切削、難削材加工では、切削抵抗によるワークのずれやバイスの変形を防ぐ必要があります。
ただし、最大締付力が大きいバイスほど、すべての加工に適しているわけではありません。
薄物ワークやアルミワークなど、変形しやすいワークを必要以上に締め付けると、クランプによる歪みが発生することがあります。

バイスを選ぶ際は、締付力に加えて次の項目も確認します。

• バイス本体と可動部の剛性
• 口金の形状とグリップ方法
• ワーク材質
• ワークの肉厚と変形しやすさ
• 加工時に加わる力の方向
• 荒加工と仕上げ加工のどちらを重視するか

荒加工では保持力と剛性、仕上げ加工ではワークの変形や基準面の安定性が、特に重要になります。

ポイント5：クランプ時の浮き上がりを抑えられるか

ワークを横方向から締め付けると、口金との接触状態によっては、ワークが基準面から浮き上がることがあります。
5軸加工では、1回のクランプで複数面を加工するため、クランプ時に生じたわずかな浮き上がりや傾きが、その後に加工する複数面の寸法や直角度へ影響します。

特に次の加工では、浮き上がりを抑える構造が重要です。

• 寸法精度を重視する仕上げ加工
• 複数面の直角度や位置関係が重要な加工
• 同一ワークを繰り返し加工する量産工程
• 高い加工負荷が加わる加工
• 基準面の安定性が求められる加工

ワークを基準面へ引き下げながら保持できる構造や、浮き上がりを抑える口金形状が適しているかを確認します。

ポイント6：加工基準と生産方法に合ったクランプ方式か

5軸加工機用マシンバイスには、主にセンタリング式と片側固定基準式があります。

センタリング式

片側固定基準式

ポイント7：段取り方法と自動化計画に対応できるか

マシンバイスの選定では、加工中の性能だけでなく、ワーク交換や段取りにかかる時間も重要です。
加工時間が短いワークでは、ワーク交換のたびに加工機を停止すると、設備稼働率が上がりません。
将来的に増産や自動化を検討している場合は、導入時点から段取り方法も確認しておく必要があります。

主な運用方法には、次の3つがあります。

バイス搬送は、複雑な形状のワークを人が機外で確実にクランプしたうえで、自動交換できることが特長です。
ワーク搬送は、ワークだけを連続して交換できるため、同一品や類似ワークの量産、長時間の無人運転に適しています。

自動化を検討する場合は、バイスの駆動方式だけでなく、次の項目も確認しておくことが重要です。

• ロボットが把持できる形状と重量
• バイスまたはワークの繰り返し位置決め精度
• クランプ・アンクランプ状態の検知
• 切粉の噛み込み対策
• エア・油圧の供給方法
• 異常時のワーク保持
• ストッカへ搭載できる数量

5軸加工機用マシンバイスの選定手順

ここまで紹介した7つのポイントを、次の順番で確認すると候補を絞り込みやすくなります。

加工条件から選べるナベヤの5軸加工機用マシンバイスシリーズ

ここまで紹介したように、5軸加工機用マシンバイスは、ワークサイズだけでは選べません。
加工する面、加工負荷、必要精度、生産ロット、段取り方法、自動化の範囲によって、適したマシンバイスは異なります。
ナベヤでは、次のような加工条件に対応する5軸加工機用マシンバイスをラインナップしています。

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ネオグリップ（ロボット搬送対応）

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ロックタイト5軸マシンバイス（テーパー嵩上げタイプ）

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  複雑加工

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マイクロバイス

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  削り出し　曲面加工　大ロット

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5軸加工の効率化を支える豊富なオプション品

5軸加工機用マシンバイスのより効果的な運用を支えるイケール・口金等も豊富なバリエーションを取り揃えております。

口金

イケール

パレット交換・バイス交換システム

5軸加工機用バイスに関するよくある質問

5軸加工機には専用バイスが必須ですか

加工内容によっては一般的なバイスを使用できる場合もあります。
ただし、ワークを傾斜・旋回させて側面を加工するときは、バイスや口金と主軸・工具の干渉が起きやすくなります。
多面加工、複雑形状加工、工程集約を重視する場合は、干渉回避性や少ない掴み代を考慮した5軸加工機用バイスが適しています。

締付力が大きいバイスほど適していますか

締付力だけでなく、ワーク材質、加工負荷、掴み代、口金形状、バイス剛性、浮き上がりの抑制を合わせて判断します。
必要以上に締め付けると、薄物や変形しやすいワークでは歪みの原因になることがあります。

5軸加工機用バイスを選ぶために必要な情報は何ですか

ワークの寸法・材質・重量、加工箇所、切削条件、掴める範囲、ロット数、使用する5軸加工機のテーブル寸法と積載質量、手動または自動化の運用方針を整理します。
図面や3Dデータがあると、工具・主軸との干渉や必要な口開きを確認しやすくなります。

選定に迷ったら ジグソリューションにてご相談ください

5軸加工機用マシンバイスは、ワーク寸法だけで選ぶものではありません。
加工箇所、材質、ロット数、加工時間、段取り方法、自動化の範囲まで含めて検討することで、段取り回数や機械停止時間を減らし、5軸加工機の稼働率を高めやすくなります。

ナベヤでは、汎用的な多面加工、高精度加工、長尺・大型ワーク、小物の多数個取り、ロボット搬送・夜間無人運転まで、用途に応じた選択肢をご提案します。

また、各種マシニングセンタメーカー様の機械に合わせたコラボ製品も取り揃えています。
「どのシリーズが合うか分からない」「現在のワークで自動化できるか確認したい」という段階でも構いません。
ワーク図面や加工条件、使用予定の機械（テーブル図等）をもとに、最適なジグ構成をご相談ください。