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特集
金型加工の段取り改善に役立つ最新ツールと活用法
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総論
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マシニングセンタにおける
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段取り作業効率化の考え方と取組み事例
金型・部品加工業専門コンサルティング 村上 英樹
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＊本稿は、金型切削加工における段取り改善の重要性や必要となる考え方、具体的な取組み方およびツールなどについてまとめた。
一般的に金型の切削加工では、汎用フライス盤やNC フライス盤、マシニングセンタ（MC）などが用いられる。そのほかにジグボーラーなどもあるが、MCは各種の金型製作で最も使用頻度が高いと思われる。

止めない外段取りにできるだけ替えてくことになる。
また、段取り作業の効率化は 2 段階に分けて考える。1 つはワークをクランプするまでの作業の段階であり、もう 1 つは工具を交換する作業の段階である。

ワークをクランプするまでの作業の効率化

また、近年は 3 次元設計の導入の増加に伴い、モワークをクランプするまでの作業における段取りのデルデータを用いた CAM データによる MC 加工の効率化について、①内段取りだけの効率化、次いで②割合が多くなっているため、MC の加工工程はより手外段取りの効率化、③内段取りと外段取りの両方を組離れを良くする必要があり、段取り作業の効率化は最み合わせた効率化について順次紹介する。

優先の課題と言える。そのため MC 加工における段1．内段取りにおける段取り作業の効率化

取り作業の効率化では、いかに効果的に外段取り化を行えるかが改善のポイントになる。

段取り作業を効率化するためにはワークをクランプする作業では、ワークを固定する作業と樹脂ハンマーなどによる平行出しの作業があり、ワークの固定にはバイスを使う方法と締付けクランプを使う方法がある（図 1）。

段取り作業には「内段取り」と「外段取り」の 2バイスによるクランプだとその後の平行出し作業が種類がある。MC では、サイクルスタートボタンを押不要になるため、できる限りバイスでワークを固定すして自動運転に入った状態を「機械が稼働している状る方が段取りの効率化には効果的である。㈱ナベヤか態」と考える。その稼働状態を止めて行う段取りを内ら市販されているクランプシステムには長尺ワークに段取り、機械稼働を止めずに機外で行う段取りを外段使用できるものがあり、こうしたツールを使用するこ取りと言う。とで、従来は締付けクランプで段取りしていたような機械の稼働時間や稼働率を考慮すれば、外段取りにより、自動運転の時間をできるだけ減らさずに段取り

大きなプレートについてもバイスのような効率性で作業することができる（図 2）。

作業を行うことが望ましい。そのため改善の切り口とまた、1 回で多くのワークを段取りする方が効率的しては、機械を止めてしまう内段取りの作業を機械をだという考え方がある。その理由は、切りくずの掃除＊など付帯作業の回数を減らすことができることにある。

Hideki Murakami：代表〒448−0853 愛知県刈谷市高松町 5−85−2
TEL（0566）
21−2054

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ナベヤから販売されているバイス製品には、一度に複数のワークをクランプできるバイスが何種類かあるの

特集

金型加工の段取り改善に役立つ最新ツールと活用法●くさびクランプ 2 システムバイス…KCS●くさびクランプ 2 ベース付き…DKC■組合せ自在 さまざまなワーク材質、形状に対応■使用例

図 1 ワークの固定にはバイス（上段）と締付けクラン
プ（下段）の 2 つの方法がある［㈱ナベヤの HP より］

図 2 長尺ワークに対応したクランプシステム（ナベヤの HP より）長く稼ぐための手段になる。ただし、金型部品は形状で、使用する MC の種類に合わせて用いるとよい。

がまったく同じというものは少なく、一つひとつ厚み筆者が技術支援する協和工業㈱（静岡県湖西市）でや寸法が異なるため、同じものを量産する部品加工メは、図 （3 a）のように MC のテーブルサイズをフル活ーカーの多数個掛けと比べて工具の長さに配慮する必用して多数個のワークをクランプ（多数個掛け）して要があるなど難易度が高くなる。
同社は CAM データの作成時にグルーピングを行いる。
近年、超硬コーティングのドリルやエンドミルが主うなど、独自の工夫によってうまく対応している。一流になり、それらを用いた高速な加工条件により、小方、既述のように内段取りだけで改善するにはどうし型の金型部品では 1 点当たりの自動運転時間が短くても効率化に限界があるため、さらなる効果を得るたなっている。そのため、段取り時間に対して自動運転めにも外段取り化は欠かせない。次に外段取りにおけの時間が半分以下になってしまい、極端に作業時間のる改善事例を見ていく。

バランスの悪いケースが多くなってきた。

2．外段取りにおける段取り作業の効率化

それに対して同社のようなワークの多数個掛けは、MC での外段取り作業を効率化するために最も効果

作業時間のアンバランスの是正として自動運転時間を的なのは、パレットチェンジャー付き（以下、APC

図3
協和工業による多数個段取りの様子（a）立形 MC での多数個掛けの様子（b）APC 付き横形 MC での多数個掛けの様子

型技術

第 ３６ 巻 第 ３ 号 ２０２１ 年 ３ 月号

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用されるようになってきた。その背景には、有人によさらに 1 つ目のテーブルで連続加工している最中る手動での切削加工から CAM データによる無人加に、外段取りとしてもう 1 つのテーブルで同様のイ工が増えてきたことがあると思われる。

ケールに多面配置したバイスに多数個掛けの段取りをAPC 付き MC を使用することで、1 つ目のテーブ行うことができる。筆者は、外段取りの効率性においルで加工を行っている最中でもその加工を止めることてはこの方法が最も優れていると考える。同社はこれなく、もう 1 つ別のテーブルで次のワークの段取りにより夜勤体制を敷くことなく日中と夜間の時間を有作業を行える。APC 付き MC の導入に短所があると効活用し、非常に高い機械稼働率を実現している。

すれば、1 台の MC でありながら 2 台分の機械に匹工具交換作業の効率化敵する面積を占有してしまうことである。しかし、筆者が技術支援する㈱建和（愛知県安城市）ではブラザ

MC のもう 1 つの段取りである工具交換作業の効ー工業㈱の APC 付き MC「R650X2」を導入し、同率化について述べる。工具の交換にかかわる作業とし機の特徴である APC 付きでありながらコンパクトでては、①マガジンに取りつけている工具の交換、②そ設置面積が小さいという長所を活かしている。の後に行う工具長補正値の入力がある。なお工具径補

また、同社では同機の機内加工エリアを最大限に活かすため、オリジナルの段取り用治具を製作している（図 4）。本治具はバイスではなく締付けクランプ方式

正の入力については、すべての工具で行わないのでここでは割愛する。
1．マガジンに取りつけている工具の交換におけるでありながら、段取りのたびに平行出しをしなくても効率化済むように工夫され、バイス段取りに匹敵する作業性ドリルやエンドミルの交換作業を効率化するためにを発揮している。

は、できるだけ刃先交換式の工具を使用することでミ3．内段取りと外段取りを組み合わせた効率化ーリングチャックからの交換をなくすことが望ましい。

−多数個掛けと APC の組合せ事例

それは、その後の工具長補正値を変更しなくて済むた

ここまで見てきた、多数個掛けと APC 付き MCめである（一部のエンドミル仕上げ加工時を除く）。

を用いた効率化の組合せ事例として、協和工業の段取

従来、刃先交換式の工具は、ソリッド式と比較してり方法を紹介する。同社では図 （3 b）のように㈱牧野取付け精度に劣るとされてきた。しかし、近年市販さフライス製作所の APC 付き型 MC「a61nx」を使用れる刃先交換式工具には取付け精度の再現性が高いもしており、同機がもつ 2 つのテーブルの上に複数ののがあり、荒加工だけでなく仕上げ加工にも十分に使バイスを搭載したイケールをそれぞれ設置している。

用できるものがあるため、積極的に活用したいところ

これにより 1 つのテーブル上で、B 軸でイケールをである。
また、意匠面の仕上げ加工で用いるボールエンドミ
ルに使用するミーリングチャックについても高い精度が必要であったり、小径エンドミルの場合には、焼ばめ式が従来から多くの場面で使用されてきたが、近年は油圧式のハイドロチャックに変更する金型メーカーが増えている。
焼ばめ式は高い振れ精度を得ることができ、段取り時の個人差による精度のばらつきも出にくいなど多くのメリットがあるが、エンドミルの交換時には加熱と冷却のための時間を要する。その点ハイドロチャック

図 4 建和オリジナルの段取り用治具

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は、レンチによる交換作業で済むため、同程度の振れ特集

金型加工の段取り改善に役立つ最新ツールと活用法（b）接触式ツールプリセッタ（a）刃先位置測定機

図5
工具の測定のための各種ツール［大昭和精機㈱HP より］（c）非接触式ツールプリセッタ（d）光学ラインセンサ方式工具測定機

精度でありながらもエンドミルの交換作業を速くする

暖気運転が終わった直後に速やかに測定して入力することができる。ただし、一般的には加工時における剛ことが望ましい。

性はやや劣るとされているため、負荷の大きい加工でこうした際は、機内で対応できる同図（d）に示すよは注意した方がよいかもしれない（一方で焼ばめ式ようなレーザー式の非接触システムを使った自動測定がり減衰性が高い製品もある）。

有効である。なお、基本的には新規の MC 導入時に2．工具長補正入力の効率化しか設置できないものが多いが、システムによっては工具長の測定では、従来、50 mm、100 mm とい使用中の MC にも条件しだいで後付けできるものもった一定のワーク上面位置を検出するツールやブロッあるため、こうした仕上げ加工を行う場合には活用しクゲージなどを使って測定していたが［図 （5 a）］、こたいところである。の方法は 1 本ごとに手動操作で測定と入力を行うため効率が悪い。また、手動で操作することは、機械の自動運転を止めて行う内段取りになる。その点からも望ましい作業とは言えない。

☆
以上、MC における段取り作業の効率化について述べた。誌面の都合上バイス段取りを主体に述べたが、そこで、同図（b）（、c）に示すような機外で測定でき例えば締付けクランプによる作業であっても、牧野フるツールプリセッタを用いることで、外段取り化を図

ライス製作所の MC に搭載されている「i セットアッることができる。近年は非接触式により高精度かつ迅プ」のように自動で座標軸を回転補正する機能を利用速に測定でき、また、金型部品の荒加工で用いられるすることでも効率化を図れる。そのほか、自社の加工多刃工具においても自動で測定できるものが市販され方法に適合すれば、ドイツ・ゼロクランプ社の「ゼロており、効率化に有効である。

クランプシステム」や、シュンク・ジャパン㈱の「クところが、このような外段取り化を阻む要因として、 イックチェンジ・パレットシステム VERO−S NSE3」
主に意匠面を高精度に 3 次元加工する場合に、小径なども効率化に寄与するはずである。

工具を高速回転させることで熱をもった主軸が伸びて金型メーカーの読者には、今回紹介したような市販Z 方向が食い込んでしまうという現象がある。それにツールをうまく活用しながら、より多くの形状・サイ対して多くの金型メーカーでは、15 分、30 分と一定ズのワークを一度に段取りできるような運用方法を工時間主軸を空運転することで暖機運転させている。こ夫するなど、人のもつスキルを活かした効率化にもぜのケースでは工具長を機外で測定することは適さない。 ひ取り組まれることを期待している。

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