CNC旋盤

CNC旋盤は、車両のエンジンやトランスミッション、医療機器や航空機部品などを製造する上で欠かせない存在ですが、具体的にはどのような機械なのでしょうか。

様々なタイプやスペックが存在するため、適切な選択をしないと思い描いた加工ができなかったり、予算の価格をオーバーしてしまうリスクがあります。
また、加工する素材や目的の用途に合わせた最適な機械を選ばなければ、効率的な生産が難しくなったり事故に繋がったりするので、注意が必要です。

貴社が加工機に置いて最適な投資ができるよう、この記事ではCNC旋盤とは何か、CNC旋盤の種類、メリットと注意点、適切な選び方や主要なメーカーを詳しくご紹介します。

CNC旋盤の概要と類似する機械との違い

CNC旋盤とは、数値制御で動く旋盤の一つで、航空機部品や自動車部品、電子部品といった精密部品の製造を自動的に行えます。

CNCは「Computer Numerical Control」の略で、内蔵されているコンピューターで設定したプログラムに従う形で動作します。

特にエンジン部品、スマホやPCのコネクタやハウジングなどの電子部品、ベアリングやギアなど一貫生産ラインや大量生産の現場では、その高い再現性と精度が求められるため、CNC旋盤の存在は非常に価値があります。

CNC旋盤は旋盤加工を自動ツールチェンジャーやライブツーリングなど、加工を自動化するにあたって多彩な機能を持つ製造機械ですが、他にも類似した機械が数多く存在します。

よく比較される機械は以下の通りです。

CNC旋盤とNC旋盤の違い

「CNC旋盤」と「NC旋盤」、これらの旋盤は、名前が似ているため混同されやすいですが、2つ違いがあります。

数値制御の方法

CNC旋盤は、コンピュータを使って制御される旋盤です。このコンピュータは、CNC旋盤の操作全般を監視・制御します。

一方で、NC旋盤はカードやテープなどの物理的な媒体にプログラムを入力してNC旋盤の操作を行います。

操作や監視は人の目や手を使うため、プログラムの動きに付随して手動で微調整をかけながら作業をすることがあります。

制御プログラムの保存方法

CNC旋盤とNC旋盤の制御プログラムの保存方法をデータとして保存するか、カードやテープなど物理的な媒体に保存するかという大きな違いがあります。

NC旋盤が今も使われている理由は？

NC旋盤と比較するとCNC旋盤は様々な点で優れていますが、導入コストの低さと手動操作での微調整が理由でNC旋盤が選択されることがあります。

プログラムの可変性は落ちるものの、価格と操作の微調整という面でNC旋盤の需要がまだ根強いです。

大きさから2種類あるCNC旋盤。卓上・小型CNC旋盤の特徴

一般的なCNC旋盤はサイズが大きく、長さ3メートル×幅2メートルの床面積が必要になることもあります。

一方、卓上・小型CNC旋盤は小型化されていて、長さ1メートル×幅0.5メートル程度、もしくはそれより小さくなるケースもあります。

機械の大きさが異なることから、以下のような違いがあります。

CNC旋盤とマシニングセンタの違いは何？

CNC旋盤と同じくマシニングセンタも精密な工作が可能で、加工の自動化や工具の交換を自動で行います。一方、この２つの決定的な違いは主に「得意な部品加工の種類」と「工具の動き方」の2点にあります。

CNC旋盤は円柱型の部品製造が強みでボルトやナット、軸受などの部品製造が可能です。

一方、マシニングセンタは人体に使用されるインプラントなどの高精度な部品や自動車車体のフレーム部品、スマートフォンやカメラ、計測器具などの精密な筐体部品の製造が得意です。

導入するメリットと注意点

CNC旋盤を導入することで、円柱型の部品を精度高く量産で切るメリットがありますが、導入する上での注意点もあります。

これらを比較して、貴社でどのようなCNC旋盤を導入すべきか検討しましょう。

CNC旋盤を導入する3つのメリット

CNC旋盤は、高精度なプログラム制御や多軸自動制御機能など手動では叶えられなかった動作を実現したことにより、以下のようなメリットを製造業にもたらしています。

高精度かつ効率的な加工ができること

CNC旋盤なら高精度かつ効率的な加工ができることです。

プログラムを簡単に変更できること

CNC旋盤ならプログラムの変更や調整が非常に簡単で、プログラミングができれば十分程度で改変できます。

これらの要点を考慮すると、CNC旋盤のプログラム変更の容易さは、市場の変動に迅速に適応し、効率的な生産を実現する上での強力なツールです。

同じ部品の大量生産が可能であること

CNC旋盤は、一度のプログラム設定で同じ部品を繰り返し高精度で大量生産が可能で、例えば中規模のボルトであれば一時間あたり約500-1,000個の製造が可能です。

NC旋盤で同じ条件のものを製造した場合は一時間あたり約300-600個、手動の加工機であれば一時間あたり約50~100個程度なので、CNC旋盤の効率の高さが伺えます。

他の旋盤加工機より効率よく、同じ部品を大量生産するのであればCNC旋盤がおすすめです。

ここまでCNC旋盤を導入する3つのメリットをご紹介しました。次の章でご紹介する注意点を踏まえて、どのようなCNC旋盤を導入すべきか検討しましょう。

CNC旋盤を導入する際の3つの注意点

CNC旋盤はその高精度や効率性から多くの製造業者にとって魅力的な選択肢となっています。

しかし、導入を検討する際にはいくつかの重要な点を考慮する必要があります。

初期投資が高いこと

CNC旋盤の導入には、数千万円程度、CNC旋盤の種類によっては億単位の導入コストがかかることがあります。中型の産業用CNC旋盤の初期費用のレンジを見てみると、以下のようになります。

一方で、NC旋盤を導入する場合は総額がおよそ半分に、小型CNC旋盤になると1/4以下になるケースもあるので、資金状況との相談は必須です。

プログラミング知識が必要であること

CNC旋盤はNC旋盤と比べて1.7倍程度の生産性の高さで高精度な部品加工ができますが、これを実現するにはG-codeというプログラミング知識が必要です。

このプログラムを使えば機械の動きや工具の選択、速度などを制御し、部品の仕様に応じてカスタマイズが可能です。

プログラミングという新たな知識が必要であるものの、G-codeは非常に直感的な操作が可能なので覚えやすいと言われています。

以下がG-codeの概要です。

苦手な素材・加工形状がある

CNC旋盤は多岐にわたる材料や形状の部品を加工できますが、以下で紹介している超硬質の材料や超大型の部品はCNC旋盤の加工には不向きです。

一方で、CNC旋盤が得意とする鉄、アルミニウムや真鍮（黄銅）などの金属、ポリカーボネートなどのプラスチックなどの材料や部品に関しては、高速で精密かつ正確な加工が可能です。

用途や要件に応じて、適切な旋盤の選択が必要です。

8種類のCNC旋盤

CNC旋盤といってもその形状や機能は多種多様です。大きく分けると以下の8種類があり、特定の加工ニーズや要求される精度に応じて開発・使用されています。

ベッド型旋盤

ベッド型旋盤は、CNC旋盤の中でも手動操作の旋盤と同じ形態を持つもので、ベッド部が水平に展開されています。

このデザインは、昔ながらの旋盤の形を継承しており、操作性やアクセス性に優れています。

一見、多軸加工機や櫛刃型旋盤など高性能な旋盤加工機が高機能に見えますが、実は高機能であればその分だけ加工用途が狭まるデメリットがあります。

ベッド型旋盤は大量生産や基本的な旋盤加工に機能が絞られているからこそ汎用性が高く、多くの工場や工房で愛用されています。

タレット型旋盤

タレット型旋盤は、複数の加工を一度に行うことに特化した旋盤の一種で、複数のツールを装備できる回転タレットを持っていることが特徴です。

ベッド型旋盤では一度のプログラムで一つの加工しかできませんが、タレット型旋盤であれば一度のプログラムで何種類もの加工を自動で行えます。

ツールの交換を頻繁に行うことなく、連続して異なる操作が迅速に実行できます。

櫛刃型旋盤

櫛刃型旋盤は、櫛のような形状を持つ一列に配置された複数の切削ツールを特徴とするCNC旋盤の一種です。

この独特の配置により、加工する部品や素材を固定したまま、複数の操作を連続的に行うことが可能です。

工具の交換は手動で数分かかるところ、櫛刃型旋盤はその時間が不要です。

そのためツールの交換の時間を節約し、生産効率を大幅に向上させることが可能です。

また他の旋盤よりも10倍近くのスピードで回転するため、高速加工を実現しています。

複合旋盤

複合旋盤は、旋盤加工とフライス加工の両方の機能を持つ革新的なCNC旋盤です。

この統合された機能性により、ひとつのセットアップで、複数の加工操作を一度に行うことが可能です。

加工する角度を自由自在に調整できるため、部品の取り扱いや機械へのセットアップの回数が大幅に減少し、生産効率が大幅に向上します。

縦型旋盤

縦型旋盤は、大型の部品の加工に特化しており、数百キログラムから数トンの重量の部品でも安定を保ちながら効率的に加工できます。

この旋盤の最大の特徴は、加工する対象の素材が垂直軸上での回転を行うことです。

部品の自重が直接台座に掛かるため、加工中の振動や部品の変形が大幅に減少し、加工精度が大幅に上がります。

多軸旋盤

多軸旋盤は、高度な技術の進化を反映したCNC旋盤の一種で、複数の加工軸を有しています。

そのため、部品を再セットアップすることなく一度のプログラムで10種類以上の加工が可能です。

例えばCNC旋盤であれば一度のプログラムで5種類程度の加工しかできないため、効率的に6種類以上の加工を実施したいときに多軸旋盤は活躍します。

多主軸旋盤

多主軸旋盤は、大量生産に最適化された高機能なCNC旋盤の一種です。その名の通り、この旋盤は複数の主軸を持ち、一度のセットアップ加工を同時に多数の部品を加工することが可能です。

一度にひとつの部品しか加工できないベッド型旋盤とは違い、例えば6軸の多主軸旋盤であれば6つの加工を同時に処理可能です。そのため大量の部品を短時間で製造することができ、生産効率の大幅な向上が期待できます。

9つの比較ポイント | CNC旋盤の選び方

CNC旋盤を選ぶ際には、多くの要因を考慮する必要があります。加工の精度や速度はもちろん、機械の耐久性や拡張性、さらには使用時の安全性やコスト面など、多岐にわたるポイントが選択の鍵となります。

特に注視すべき点は以下の9つです。

主軸数

CNC旋盤の選択時の重要なポイントとして、主軸の数があります。以下で紹介している主軸の数によって、加工の効率や適用される用途が大きく異なります。

移動方式

CNC旋盤の特性を理解するためには、被削材の移動方式の分類を知ることが重要です。

移動方式とは、旋盤の動きの方向や特性を示すもので、これによって機械がどのような加工を得意とするのか、どのような部品に適しているのかが決まります。

一般的には以下で紹介している5つの移動方式があります。

旋盤の構造

CNC旋盤の性能や用途は、その構造によって大きく変わります。旋盤の構造は、部品の形状、大きさ、加工の複雑さなど、多岐にわたる要因に基づいて選ばれます。

刃物台

CNC旋盤の刃物台は、工具を保持しつつ、必要に応じて工具を切り替える上で非常に重要な部分です。

以下では、その主な分類と特徴や製造できる製品の例を示しています。

高速加工能力

高速加工能力を持つCNC旋盤は、一般的な旋盤より数10倍近く速く回転するため、生産効率の向上や短い納期の実現が可能です。

しかし、高速加工能力を持つ旋盤が優れているとは一概に言えません。

以下でご紹介するそれぞれのメリットを比較した上で、最小限のコストで必要なメリットを得られる加工機を選ぶことが重要です。

堅牢性・耐久性

堅牢性と耐久性が高いCNC旋盤を選択すると10年近くも使い続けられる一方、堅牢性が低い旋盤加工を選定するとその年数が半分、もしくはそれ以下になってしまう可能性があります。

一方で、目先の導入コストが上がるため、現時点で確保できる予算とのバランスを取ることが重要です。

最終的には、使用する環境や予算、期待される生産量や品質などの要因を総合的に考慮し、堅牢性と耐久性に適したCNC旋盤を選択することが求められます。

自動ツールチェンジ機能の有無

CNC旋盤の自動ツールチェンジ機能は、加工の生産効率や柔軟性（加工できる素材の種類や重さ・大きさの幅）に大きな影響を与える要素です。

安全機能の充実

どんなCNC旋盤にも最低限の安全機能がついていますが、その充実度は機械のグレードによります。

最低限の安全機能だと緊急停止ボタンなど基本的な機能しかありませんが、安全機能が充実すると破損ツール検出機能やドアインターロックなどの機能が付きます。

予算に余裕がある場合は、安全機能が充実したCNC旋盤を選択して作業効率と安全性を確保することがおすすめです。

メンテナンスの容易性

CNC旋盤のメンテナンスの容易性は、長期的な生産効率や総所有コストに大きな影響を与えます。

以上がCNC旋盤を比較する上で必ず比較すべきポイントです。この9つの点を踏まえて、CNC旋盤を製造するおすすめのメーカーをご紹介します。

自社の用途に最適なCNC旋盤を製造するメーカーをお探しの方は、ぜひこのままご覧ください。

CNC旋盤を製造するメーカー

CNC旋盤は、精密な加工を行うための不可欠な機械として、多くの製造業者に利用されています。その背景には、高い技術と品質を持つメーカーたちの存在があります。今回は、世界中で信頼と実績を持つCNC旋盤メーカーを紹介します。

多くのメーカーは一通りの種類のCNC旋盤を製造していますが、それぞれ得意な機械や付加価値が異なります。貴社にとって優先順位の高い項目に強みがあるメーカーへ連絡してみましょう。

JET-Roboticsに問い合わせる

※JET-Roboticsの問い合わせフォームに遷移します。
一部の会社とは正式な提携がない場合がありますが、皆さまに最適なご案内ができるよう努めています。

• オークマ / Okuma
• ヤマザキマザック / Yamazaki Mazak
• ディーエムジー森精機 / DMG MORI
• シチズンマシナリー / Citizen Machinery
• ツガミ / TSUGAMI

※クリックで各メーカーの詳細に飛びます。

オークマ / Okuma

オークマは、自社開発NC「OSP」や熱変位抑制の「サーモフレンドリーコンセプト」、衝突回避の「アンチクラッシュシステム」など、機電一体の技術に強みを持つ総合工作機械メーカーです。

代表機種のLB3000 EX IIIは、多様な加工に対応するCNC旋盤として展開されています。熱安定性を重視した設計と知能化技術により、長時間の連続加工でも寸法の安定性を維持できる点が評価されています。

導入事例としてシンセメック、𠮷田鐵工所、タマテック、キンレイなどがあり、自動化や工程集約の分野で成果を上げています。

ヤマザキマザック / Yamazaki Mazak

ヤマザキマザックは、対話式CNC「MAZATROL SmoothAi」を核に、プログラミングのしやすさと自動化との高い親和性を備えています。

主力製品のQUICK TURN シリーズは、幅広い部品加工に対応可能なCNC旋盤です。SmoothAiによる段取り・加工最適化と自動化提案力が魅力です。

導入事例としてタチ製作所では、多品種少量生産の自動化・無人化の取り組みで成果を挙げています。

ディーエムジー森精機 / DMG MORI

ディーエムジー森精機は、高剛性ベッドと熱安定構造、直感的な操作が可能な操作盤「CELOS（MAPPS V）」を特長とし、自動化対応の幅広さに強みを持っています。

代表機種にはNLX 2500 | 700 2nd GenerationやNLX 2000があり、ターニングセンタの分野で幅広く利用されています。CELOSとMAPPS Vによる直感的な操作と豊富な自動化オプションを併せ持つ総合力が評価されているポイントです。

導入事例ではKUSUDAのNLX 2500活用や、NLX 2000とNHX 4000、ロボットを組み合わせたターンキー導入が知られています。

シチズンマシナリー / Citizen Machinery

シチズンマシナリーは、低周波振動切削（LFV）技術を強みに、小径精密加工や難削材加工の安定性を高めています。

代表製品のCincom L32やMiyano BNA/BNJ シリーズは、自動旋盤やタレット旋盤の分野で高い評価を得ています。LFV技術により切りくず噛み込みを抑え、無人運転の安定性を確保できる点が特徴です。

導入事例ではメトロールによる工程効率化や、機内計測と組み合わせた品質安定の取り組みが挙げられます。

ツガミ / TSUGAMI

ツガミは、高剛性構造やビルトインモータ主軸、熱変位補正機能を持ち、小型ながら高精度かつ安定した加工を実現するメーカーです。

代表製品のM08SY-ⅡはY軸複合機能を備えたCNC旋盤で、多様な工程を一台で完結できます。Y軸・サブ主軸・ミーリング対応による工程集約性と高い生産性が特徴です。

導入事例として寺西工業や野原熱錬工作所などで活用され、工程集約と生産効率の向上に寄与しています。