ソフトウェアと工具の最適な選択でCNC工作機械の生産能力を向上させる方法

CNC工作機械の生産能力とは 

CNC工作機械の生産能力とは、CNC工作機械が対応できる最大の作業量や処理能力を指します。「1時間あたりの生産部品数」や「1日あたりの実加工時間」など、さまざまな指標で測定できます。

生産能力は、製造メーカーの生産スピード、コスト、そして全体的な生産効率に大きく関わります。一般的に、生産能力を高めることで、より多くの加工を行えるようになり、収益性の向上につながります。

生産能力と生産効率 

生産能力を高めることで、製造工程のボトルネックを解消できます。工作機械をできるだけ長く稼働させることは重要ですが、特定の工作機械に過度な負荷が集中すると、特に加工待ちの部品が増えた場合、工程全体の生産性を低下させる可能性があります。 

CNC工作機械の生産能力が不足するとどうなる？ 

受注量が生産能力を上回ると、加工待ちの仕事が蓄積し、リードタイムが急速に長くなる可能性があります。その結果、納期遅延や作業のひっ迫につながります。

また、CNC工作機械の生産能力不足は、残業の増加や工作機械への過度な負荷を招き、結果として部品1個あたりの製造コストを押し上げる要因となります。

では、工作機械の生産能力不足は、どのような要因によって発生するのでしょうか？

• 主軸の出力、トルク、回転速度
• 高速切削時の工作機械の安定性
• NC制御装置の性能
• 工作機械の物理的なサイズ
• 工具マガジンに収納できる工具本数
• 長時間を要する段取り作業

生産能力が限界です。工作機械を増設する以外に方法はある？ 

工作機械の増設には、費用だけでなく、導入時間や設置スペースも必要になります。また、追加した設備への投資を正当化するだけの稼働時間を確保する必要があり、運用するための人員を増やさなければならない場合もあります。

そのため、まずは既存の加工プロセスを最適化できないか検討することが重要です。

高度なソフトウェア、より適切な工具、加工プロセスの改善を組み合わせることで、工作機械を追加することなく、既存設備の生産能力を引き出し、スループットを向上できる可能性があります。

Vericutは、加工ワークフローを改善し、既存の工作機械を最大限に活用するためのさまざまな最適化機能を提供しています。

ソフトウェアで生産能力を最適化する方法 

仮想環境で加工プロセスを検証 

Vericutのような CNCシミュレーションソフトウェアを使用すると、CNC工作機械とNCプログラムを仮想環境でシミュレーションできます。

デジタルツインを活用して、実加工を開始する前に加工プロセスを検証し、エラーやセットアップ上の問題を発見できます。

実機で行っていた試し加工を仮想環境で行うことで、確認作業を効率化し、貴重な工作機械の稼働時間を生産に充てることができます。また、工作機械の衝突やスクラップの防止にもつながります。

干渉・衝突を検出

CNC工作機械の衝突は、高額な修理費用だけでなく、長時間のダウンタイムを引き起こします。干渉やオーバートラベルが発生すれば生産が停止し、貴重な生産能力が失われます。

Vericutは、工作機械の動作全体を検証して潜在的な問題を事前に検出し、実機でのトラブルを防止します。

これにより、工作機械の稼働時間を試し加工やトラブル対応ではなく、実際の生産に最大限活用できます。

ツールパスの最適化 

Vericut ベリフィケーションが加工上の問題を事前に検出するのに対し、Vericut Forceは切削プロセスそのものを最適化します。 

高度なCNC最適化ソフトウェアによって、加工効率を最大限に高めるための最適な送り速度を算出します。

Forceを活用することで、送り速度や切り取り厚さ、表面品質を最適化し、安定した加工とサイクルタイムの短縮を実現できます。

 Forceを使用することで、サイクルタイムを25％短縮し、工具寿命を2倍に延ばせる場合もあり、貴重な工作機械の生産能力をさらに引き出すことができます。 

また、Vericutのテクノロジーは、加工プロセス全体に含まれるさまざまな工程を関連付けて分析できます。このような包括的な視点は、生産能力をさらに引き出したい製造メーカーにとって重要です。

詳細な分析データを活用することで、エンジニアはツールパスや加工プロセスを調整し、主軸の実加工時間を可能な限り増やすことができます。

仮想環境での工程計画で確認できるその他の項目 

• 主軸のアイドル時間
• 生産を遅らせているボトルネックの特定
• 非効率な工具交換
• 加工ごとの詳細分析

生産能力を最適化するその他の方法 

工作機械の最適化 

フライス加工、穴あけ加工、旋削加工には、生産効率を高め、必要な加工時間を削減するさまざまな方法があります。

適切な工程計画とツールパスを使用し、高送り・高速切削を効果的に活用することで、荒加工時間を大幅に短縮し、生産スピードを向上させることができます。

同様に、旋削加工で周速一定制御（CSS：Constant Surface Speed）を使用すれば、加工径が変化しても効率的な切削条件を維持でき、生産時間の短縮につながります。

最適な工作機械や加工プロセスは、製造する部品や加工条件によって異なります。

工具と治具の最適化 

適切な工具と治具を選定することも、生産効率を左右する重要なポイントです。

特定の材料や加工方法向けに設計された高品質・高性能な工具を使用することで、工具寿命の延長や切削速度の向上が期待できます。また、用途によっては多機能工具を使用することで、工具交換の回数を減らし、工具マガジンのスペースを節約できます。

治具の選定も生産効率に大きく影響します。例えば、ゼロポイントクランプのような迅速な段取りを可能にする技術を導入すれば、セットアップ時間を短縮し、実際の加工に使える時間を増やすことができます。

Vericutの高度なシミュレーションを活用することで、工具選定の改善点を検討し、既存の工作機械をより有効に活用できます。

まとめ 

新しい工作機械の導入に伴うコストや複雑さを受け入れる前に、まずは現在の設備から、さらにどれだけの生産能力を引き出せるのかを検討する価値があります。

Vericutのシミュレーションと最適化機能は、既存の設備に眠るCNC加工能力を引き出し、サイクルタイムを短縮しながら部品品質を向上させます。しかも、新しいハードウェアを追加する必要はありません。

Vericutへの投資は、現在保有している設備をより有効に活用することにつながり、生産性向上に向けた費用対効果の高い第一歩となります。

CNC工作機械の生産能力について、ぜひご相談ください。