5軸加工機でどう稼ぐ？生産性を高める5つのジグ活用方法と選び方
5軸加工機は、ワンチャッキングによる多面加工や複雑形状加工など、生産性向上に役立つさまざまな特長を持つ工作機械です。
しかし、5軸加工機を導入するだけで、その能力を十分に発揮できるとは限りません。
例えば、加工するワークに適したジグを使用しなければ、工具とジグが干渉して加工範囲が制限されたり、ワークの段取り替えに時間がかかったりする場合があります。
一方、加工機の特長を生かしたジグを選定・構築することで、多数個取りによる生産量アップ、段取り時間の削減、多品種加工への対応、複雑形状加工、さらには省人化などが期待できます。
5軸加工機で効率よく稼ぐためには、加工機の性能だけでなく、ジグの選び方・使い方が重要です。
本記事では、5軸加工機の導入を検討している方に向けて、生産性や収益性を高める5つのジグ活用方法と、ジグ選定時に確認したいポイントをご紹介します。
5軸加工機で稼ぐために重要なこと
5軸加工機の導入メリットとは？
5軸加工機は、直線3軸（X・Y・Z軸）に回転2軸を加えた工作機械です。
従来の3軸加工機では、加工方向が限られるため、ワークの複数面を加工する際に、加工面ごとの段取り替えが必要になる場合があります。
一方、5軸加工機では、ワークや工具の向きを変えながら加工できるため、ワンチャッキングで複数面の加工が可能です。
また、工具とワークの相対的な角度を変えられるため、複雑な形状のワークにも対応できます。
5軸加工機の主な導入メリットは、次のとおりです。
| 導入メリット | 期待できる効果 |
|---|---|
| 工程集約 | ワンチャッキング多面加工による段取り回数の削減 |
| 加工精度の向上 | ワークの付け替えに伴う位置決め誤差の抑制 |
| 複雑形状加工への対応 | 多方向からの工具接近による加工範囲の拡大 |
| 生産性の向上 | 段取り時間や加工停止時間の削減 |
| 自動化・省人化 | 工程集約による作業者の介入機会の削減 |
5軸加工機の導入効果を高めるには、ジグの活用が重要
5軸加工機は、ワンチャッキング多面加工や複雑形状加工など、さまざまな特長を持っています。
しかし、加工機が持つ能力を、実際の生産性向上につなげられるかどうかは、ジグの選び方・使い方によっても大きく変わります。
ジグは、加工中のワークを固定するだけのものではありません。
ワークの固定位置や姿勢、取り付け数量、交換方法などを決めることで、加工できる範囲や段取り時間、加工機の稼働率にも影響します。
例えば、5軸加工機はワークの向きを変えながら多面加工できますが、ジグが工具の接近を妨げてしまうと、加工できる範囲が制限され、ワークの付け替えが必要になる場合があります。
一方、工具の接近性を考慮した5軸マシンバイスを使用することで、ワンチャッキング多面加工による工程集約を実現しやすくなります。
ワークの付け替えが必要になる場合
ワンチャッキング多面加工を実現
また、5軸加工機の旋回機能とイケールを組み合わせれば、複数の面にワークを配置して連続加工できるため、1回の段取りで加工する数量を増やせます。
さらに、位置決め締結製品を活用すれば、ジグ交換時の位置合わせ作業を効率化し、多品種加工における段取り時間の削減にもつながります。
イケールの活用
位置決め締結製品の活用
このように、ジグの選定・構築は、加工機の性能を引き出すだけでなく、生産数量の増加、段取り時間の削減、加工機の稼働率向上など、収益性を高めるための重要な要素です。
ジグの役割と、期待できる効果を整理すると次のようになります。
| ジグの役割 | 加工への影響 | 生産性・収益性への効果 |
|---|---|---|
| ワークの固定位置・姿勢を最適化 | 多方向からの工具接近を確保 | 工程集約・段取り時間削減 |
| ワークの取り付け数量を増やす | 1回の段取りで複数個を加工 | 生産数量増加・稼働率向上 |
| ジグの交換方法を共通化 | 位置合わせ・交換作業を効率化 | 段取り工数・停止時間削減 |
| ワーク形状に合わせた固定 | 複雑形状ワークの加工に対応 | 加工対象の拡大・高付加価値加工 |
| 自動化に対応した固定方法を構築 | 複雑形状ワークの加工に対応 | 省人化・稼働時間拡大 |
また、ジグは加工機を導入してから選ぶのではなく、導入前から検討することが重要です。
例えば、導入予定の加工機のテーブル寸法や旋回範囲、積載質量によって、使用できるジグの大きさや構成は変わります。
さらに、多数個取りによる量産を重視するのか、複雑形状の高付加価値加工を重視するのかによっても、適したジグ構成は異なります。
そのため、5軸加工機の導入を検討する際には、加工機の仕様だけでなく、どのようなワークを、どのような方法で、どれだけ効率よく加工するかを考え、ジグの選定・構築を併せて進めることが重要です。
では、具体的にどのようなジグを活用すれば、5軸加工機の生産性・収益性を高められるのでしょうか。
ここからは、5つの活用方法をご紹介します。
5軸加工機で稼ぐ5つのジグ活用方法
1. 生産量アップで稼ぐ
2. ムダ時間を減らして稼ぐ
機械稼働率を上げて加工停止時間を減らす。
3. 多品種ワークの加工で稼ぐ
4. 複雑な形状の加工で稼ぐ
5. 省人化で稼ぐ
5軸加工機で稼ぐジグ活用方法 | 提案事例
それぞれの活用方法について、提案事例を具体的な製品交えながら解説します。
1. 生産量アップで稼ぐ
単体機の稼働率を上げて生産量アップ
小物ワークの加工では、加工時間が短い一方で、ワークの着脱や段取り替えの頻度が多くなり、加工機の停止時間が増える場合があります。
5軸加工機は、回転軸を利用してワークの向きを変えながら加工できるため、複数の方向に配置されたワークを連続して加工できます。
この特長を生かすことで、限られた加工エリアを有効活用した多数個取りが可能になります。
提案事例
バイスを使った1個加工から、イケール（多面ジグ）を使った多面割り出しでの「複数個加工で稼働率アップ」
※中単価ワーク：\2,000、低単価ワーク：\200とした場合
ナベヤ製品の組み合わせ例
システム機の稼働率を上げて生産量アップ
パレットストッカを活用して「5軸加工機をフル稼働」、昼夜で5軸加工機を使い分け。
多品種・複雑形状の高単価ワークから低単価ワークまでこなすことで、機械稼働率を上げて生産量アップすることが可能です。
多数個取りで１段取り当たりの生産数を増やすことで、より効率的な加工を実現できます。
提案事例
低単価・高単価ワークの加工の両立、夜間無人稼働による「低単価ワークの多数個取りでも稼ぐ」
※高単価ワーク：￥8,000、低単価ワーク：￥200とした場合
ナベヤ製品の組み合わせ例
夜：小物ワーク（低単価）加工
昼：複雑形状ワーク（高単価）
2. ムダ時間を減らして稼ぐ
段取り回数・時間削減
ワンチャッキングによる多面加工で、機上での段取り時間を減らし「加工停止時間の最小化とオペレータ工数削減」
機上での段取り時間を減らすことで「生産量UP＋効率的な時間の使い方で稼ぐ」ことが可能です。
5面加工を行う場合の生産プロセス比較
| 立形MCの生産プロセス | 5軸加工機の生産プロセス |
|---|---|
|
5面加工を行う場合、5回の段取り替えが必要。 段取り回数が多いため、加工停止時間が段取り回数分発生します。 また、段取り作業にかかるオペレーターの工数も増加します。 |
ワンチャッキングで多面加工ができるため、 最大5面（上面＋側面4面）の加工が可能。 一度の段取りで一気に5面加工ができるため、 段取り替えによる加工停止時間を削減することができます。 段取り回数の削減により、オペレータの段取り作業時間を 大幅に削減できます。 |
提案事例
Q-ロックエレメントと5軸マシンバイスを活用して機上での段取り時間を減らし、「生産量UP＋効率的な時間の使い方で稼ぐ」
段取り短縮・生産量UPポイント
①外段取り化とジグ交換時の再現精度
繰り返し位置決め精度が3μmと高精度な位置決め締結ユニットを活用して、パレット交換。
誰が交換しても「高精度な位置決め」「芯出しが不要」になるため、段取り作業時間の削減に大きく貢献します。
②5軸マシンバイス＋傾斜イケールの組み合わせ
傾斜イケールと5軸マシンバイスで刃物の寄付きが良く、多数個取りを可能にします。
イケールは、テーブルサイズ・仕様に合わせてカスタマイズ対応が可能です。
ナベヤ製品の組み合わせ例
-
Q-ロック内蔵丸型プレート
本体 -
Q-ロック内蔵丸型交換用プレート
(フラット) -
MCツーリングブロック
(5軸対応タイプ) -
5軸マシンバイス
（センタリング） -
5軸マシンバイス
（センタリング 2nd Generaton）
3. 多品種ワークの加工で稼ぐ
ジグプレートを活用して多品種ワークに簡単対応
ジグ交換時の再現精度を高める位置決めユニット（Q-ロックエレメント）を使用したジグプレート交換により「多品種ワーク交換に簡単対応」 加工と並行して機外でワーク段取りが可能に。
多品種生産の機上段取りを、ジグプレート交換のみで段取り時間を短縮することができます。
提案事例
Q-ロック内蔵プレートとワークに合わせたジグの組み合わせで、「多品種ワーク交換を簡単に」
ナベヤ製品の組み合わせ例
ジグの共通化で多品種ワークに対応
素材のジグクランプを同形状にすることで「ジグを共通化できコストを抑制」、「ワークごとのジグの載せ替え不要」を実現。
提案事例
引き込みクランプ・吸着クランプ・5軸加工機用マシンバイスによる「ジグの共通化」
▼想定ワーク
インペラ／インバーターケース／アルミフレーム
▼想定ワーク
金型／ジグプレート
▼想定ワーク
アングル／真空チャンバー／ブラケット
ナベヤ製品の組み合わせ例
4. 複雑な形状の加工で稼ぐ
複雑形状ワークに最適なワーククランプジグの活用
多面加工を実現し「複雑な形状の高単価ワークの加工で稼ぐ」
引き込みクランプや、マシンバイスと口金の組み合わせで複雑形状のワークにも対応が可能です。
提案事例
引き込みクランプ・マシンバイスによる「複雑形状ワークへの対応」
▼想定ワーク
アルミフレーム
▼想定ワーク
インペラ
▼想定ワーク
インバーターケース
▼想定ワーク
ブレーキ
バイスによる複雑形状ワーク対応のポイント
ナベヤではワーク形状や加工条件に合わせて口金のバリエーションをラインナップしています。
また、セルフカット仕様の口金を活用することで、特殊なワークに対しても口金を交換するだけで対応可能です。
ナベヤ製品の組み合わせ例
5. 省人化で稼ぐ
協働ロボット／産業ロボットを活用した省人化
ロボットを使ったワークの自動交換による「省人化で稼ぐ」
ストッカにワークをストックしておくだけで、休憩時間や夜間の無人加工が可能になります。
提案事例
ネオグリップによる「ワークの自動交換」
ナベヤ製品の組み合わせ例
あわせて読みたい「お役立ち情報」
導入前に確認したいジグ選定のポイント
| 確認項目 | 主な確認内容 |
|---|---|
| ワークの形状・大きさ | 寸法、材質、加工する面、固定可能な箇所 |
| 生産数量 | 少量多品種か量産か、多数個取りの必要性 |
| 加工条件 | 加工負荷、必要なクランプ力、加工精度 |
| 工具の接近性 | 工具とジグの干渉、必要な加工範囲 |
| 段取り方法 | ワーク交換の頻度、機外段取りの必要性 |
| 自動化への対応 | パレット交換、ロボットによるワーク交換の有無 |
| 加工機との適合性 | テーブル寸法、ストローク、旋回時の干渉、積載重量 |
特に5軸マシニングセンタでは、加工中にワークやテーブルが旋回するため、工具とジグの干渉だけでなく、加工機の可動範囲内にジグが収まるかを確認する必要があります。
また、多数個取りを検討する場合には、取り付けられるワーク数だけでなく、工具の接近性や加工時の保持力、段取り作業のしやすさも考慮することが重要です。
ジグ単体の性能だけで判断するのではなく、加工機・ワーク・生産方式を組み合わせて検討することが、生産性向上につながります。
ナベヤでは、各機械メーカー様に合わせたコラボ製品を取り揃えています。
既に使用機種が決まっている場合は、ぜひ一度ご覧ください。
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
ナベヤでは、5軸加工機用マシンバイスやイケール、位置決め締結製品、引き込みクランプなど、さまざまなジグ製品を取り扱っています。
加工するワークの形状や生産数量、加工機の仕様などに合わせて、複数のジグ製品を組み合わせた構成のご提案も可能です。
- 「導入予定の5軸加工機に適したジグを知りたい」
- 「多数個取りや工程集約に対応したジグを検討したい」
- 「ワークに合わせたジグ構成を相談したい」
など、ジグの選定・構築でお困りの際は、ぜひナベヤにご相談ください。