It doesn’t seem as if you can ever count the vertical machining center (VMC) out when it comes to being the favorite workhorse of any shop, whether mold/die, aerospace, medical, or just plain hard-charging job shop. The iconic three-axis machine has morphed into the versatile platform for high-speed, high-precision five-axis machines capable of machining the most complex molds and dies, as well as the highest precision parts for the aerospace, energy, and medical device industries. VMCs are meeting precision manufacturing requirements through a combination of advanced technologies, including machine construction, the latest controls and CAM programming software, and cutting tool and toolholding technology that is delivering high performance in the most challenging applications.​

Repeatability, Accuracy and Automated Control​

Even though you use a CAM system, don’t overlook the multiple advancements in control technology that improve surface finish, increase productivity and accelerate machining time. CAM system is important, but how the machine tool’s control handles the part program matters. The most important specifications are RAM and processing speed. In addition to the technical specifications, there are numerous advancements in control technology that enhance the NC part program and machining process.​

While measurement processes are stringent and well defined whether a builder uses the 10 Pass VDI-3441 method or JIS 6330, these specifications don’t take into account cutting and thermal loads. Probably the best tip in reference to repeatability and accuracy specifications is to ask for a customer reference as you get further along in the buying process or talk to an applications engineer. Repeatability specifications from a machine tool builder won’t replicate your exact conditions.​

Tool center point management (TCPM): TCPM eliminates the need to account for the 5-axis machining center’s center lines of rotation. Instead, you simply program from part zero. This feature eliminates the need to go back to the CAM system and recalculate the center lines of rotation because the 5-axis tool motion is programmed in the workpiece coordinate system, independent of setup location in the machine. ​

Automatic safe repositioning (ASR): An addition of one G-Code tells the machine to retract along the vector and overrides the out of limits protocol. No stoppage. No error message. The software is smart enough to retract, move to Z0 along the X-limit, reorient the tool, move to retract plane, move above the plunge point and plunge to the target along the tool vector.​

Toolpath linearization: This eliminates gouging of the workpiece and minimizes the loops (the line segments in the form of XYZBC or AC moves that a CAM system uses), which improves surface finish. Additionally, this feature significantly reduces the size of NC programs.​

Okuma’s 5-Axis Auto Tuning System

Okuma has developed the 5-Axis Auto Tuning System to manage and compensate geometric error changes. 5-axis machines have 13 types of geometric error that greatly affect machining accuracy. Tuning for changing geometric error needs to be done on shop floors in order to maintain high accuracy in 5-axis machining. However, making adjustments by hand for the many types of geometric error takes time and effort, and even then accuracy is difficult to achieve because of the ease with which variability occurs.

Okuma’s 5-Axis Auto Tuning System uses a touch probe and datum sphere to measure up to 11 types of geometric error, then tunes the movement accuracy of the 5-axis machine with compensation control. This makes is easy for anyone to achieve a higher level of 5-axis machining accuracy.

5-Axis machining Technology from Mazak

5-axis machining provides infinite possibilities as to the part sizes and shapes you can effectively process. The term “5-axis” refers to the number of directions in which the cutting tool can move. On a 5-axis machining center, the cutting tool moves across the X, Y and Z linear axes as well as rotates on the A and B axes to approach the workpiece from any direction. In other words, you can process five sides of a part in a single setup.

Mazak’s simultaneous 5-axis technology raises the limits on the types of part geometries you can machine. By empowering you to produce highly complex components in a single setup, Mazak’s 5-axis machines unbridle the imaginations of your engineers and redefine your overall capabilities.​

The VARIAXIS series, simultaneous 5-axis machining center, are designed for high-speed and high-accuracy machining of multiple-surface. The VORTEX series are designed to machine large, complex workpieces such as aerospace components thanks to the ±40 degree tilting/rotary spindle. The VERSATECH V series are designed to provide unsurpassed productivity in the machining of very large workpieces thanks to the spindle head that can position to the vertical and horizontal positions and any angle in between. ​

多目的マシニングセンタ（VMC）はいままで、例えば造形、鋳型や宇宙関連、医療関連、もしくは単純重労働に役立つお気に入りの労働力としていろんな工場で重要だと考えられていなかったようだ。 アイコニックな3軸マシニングセンタは更なるハイスピードと高い正確性をもつ万能なプラットフォームである5軸マシニングセンタに生まれ変わり、宇宙、エネルギー、医療器械の分野で必要とされる高い正確な部品だけでなく、複雑な造形や鋳型を加工することが出来るようになった。マシニングセンタは、機械の構築、最新のコントロール、CAMのプログラミングソフトウェアとカッティングツール、ツールホールディングテクノロジーなど先進の技術を組み合わせて、製作の現場でまさに必要とされるものを兼ね備えています。

再現性、正確性、自動化された制御

測定プロセスが厳重で、製作者が10 Pass VDI-3441メソッドかJIS 6330のどちらを使うのかうまく定義されている一方、そういった仕様は切断と熱負荷に関することを考慮していません。おそらく再現性と正確な仕様を求めるための一番のアドバイスは、購入過程で顧客に問い合わせをするかアプリケーションのエンジニアに話を聞くことです。機械のツールの製作者が繰り返し使う仕様はあなたの実際の条件を複製できなません。

たとえあなたがCAMシステムを使うとしても、 表面の仕上げと、生産性の向上、加工時間を増大するコントロール技術の多様な発展を見逃してはなりません。あなたのCAMシステムが重要でないわけではないが、どのように機械のツールのコントロールで部品のプログラムを扱うかが問題である。

もっとも重要な仕様はRAM とプロセスのスピードである。技術面の使用に加えて、コントロール技術においてNC部品のプログラムと加工プロセスを高める重要な発展がありました。

ツールセンターポイント管理(TCPM):TCPM は5軸マシニングセンタの回転の中心ラインの説明をする必要性を取り除きます。その代りプログラムを０から組み立てます。この特徴によりCAMシステムへ戻る必要性を省き、中心ラインの回転を計算しなおします。なぜなら、5軸ツールの動作は使用される場所のシステムに合うようにプログラムされていて、機械の設置場所によって異なるからです

自動安全配置 (ASR): 1つのGコードを追加すると、マシンはベクトルに沿って後退し、制限外プロトコルを上書きします。 停止なし。 エラーメッセージは表示されません。 ソフトウェアは収縮し、X制限に沿ってZ0に移動し、工具の向きを変更し、平面を後退させ、プランジポイントの上を移動し、工具ベクトルに沿ってターゲットに到着することが出来ます。

工具経路の線形化：これにより、ワークピースのガウジングがなくなり、ループ（CTシステムのXYZBCまたはAC移動の形の線分）が最小限に抑えられ、表面の仕上げが改善されます。 さらに、この機能はNCプログラムのサイズを大幅に縮小します。
無制限の工具のオフセット：NC /会話的結合と呼ばれる機能を使用すると、NCプログラムを呼び出し、Gコードプログラムにパターン操作またはスケーリングを適用することができます。つまり、工具のオフセット設定は無制限です。

3次元工具幾何学補正：これにより、摩耗のために工具直径を調整した後、部品プログラムを再ポストする必要がなくなります。

オークマの5軸マシニングセンタの調整システム

オークマは幾何学的誤差による変化を補正し管理するために、5軸マシニングセンタの調整システムを開発しました。
5軸マシニングセンタには加工精度に大きな影響を及ぼす幾何学誤差が13種類あります。 5軸マシニングセンタで高精度を維持するには、工場の現場で幾何学的誤差を変更するための調整が必要です。 しかしながら、多くのタイプの幾何学的誤差に対して手作業で調整を行うことは、時間と労力を必要であり、さらにはばらつきが起こりやすいために精度を維持することは困難です。

オークマの5軸自動調整システムは、タッチプローブと基準球を使用して最大11種類の幾何学誤差を測定し、5軸機械の動的精度を補正制御で調整します。
これにより、誰でも5軸マシニングセンタによる加工の精度をより高いレベルで達成することが容易になります。

เทคโนโลยีการผลิต 5 แนวแกน จากมาซัค

マザックの５軸加工技術

５軸マシニングセンタは加工ワークのサイズや形状に制限を受けることなく、最も効果的な加工を可能にします。「５軸」という言葉は、切削工具が動くことのできる「向き」の数を指します。５軸マシニングセンタでは、切削工具がX、Y、Zの３直線軸上、またAもしくはB軸およびC軸の２回転軸を中心に移動・旋回し、任意の方向から加工ワークにアプローチします。つまり１回のセットアップで加工ワークを５面方向から加工することができます。

更にマザックの“同時”５軸加工技術により、より幅広い様々な部品形状の加工が可能となります。本加工技術を駆使すれば、従来の３軸機では不可能であった非常に複雑な部品の加工が段取り替え無しで可能となり、５軸マシニングセンタの秘めた可能性が見えてくる事でしょう。

マザックは、ワンチャッキングでの多面加工や高速・高精度の同時５軸加工を可能にするVARIAXISシリーズから、航空部品等の複雑大型ワークの加工に対応する VORTEXシリーズ、更に超大物加工分野での高生産性を実現する多面・５軸門型マシニングセンタ VERSATECH Vシリーズまで、５軸加工機の豊富なラインアップで更なる生産性の向上を実現します。