この機械は、主軸の向きや加工の目的によって、立形、横形、門形などの種類がある他、近年では、5軸制御や複合加工などの高機能化が進んでいます。
マシニングセンタは非常に高性能ですが、一口にマシニングセンタと言っても様々な種類やメーカーがあり、目的や用途に合わない機械を選んでしまうと加工がうまくいかなかったり作業者に危険が及ぶ可能性があります。
今回の記事ではマシニングセンタの種類と特徴、選び方からおすすめのメーカーをご紹介します。
最適な機械を購入したい方は、ぜひ最後まで読んでください。
目次
マシニングセンタとは？6種類の特徴を解説
冒頭でもご紹介した通り、マシニングセンタとは自動工具交換機能を持ったNC工作機械で、フライス削りや中ぐりなど様々な切削加工を一台で完結できます。
マシニングセンタには、以下の種類があります。
- 立型マシニングセンタ
- 横型マシニングセンタ
- 門型マシニングセンタ
- 5軸マシニングセンタ（テーブル型）
- 5軸マシニングセンタ（ヘッド型）
- 5軸マシニングセンタ（ヘッド回転テーブル型）
立型マシニングセンタ
立型マシニングセンタとは、主軸が地面に対して垂直に取り付けられているマシニングセンタのことです。主軸は上下方向に動き、テーブルは前後左右方向に動きます。
主軸にはさまざまな刃物を取り付けることができ、フライス加工や穴あけ加工などの多様な切削加工を一台で行うことができます。
立型マシニングセンタの強みは、以下の4点です。
- 図面とワークの向きが同じで、加工内容が直感的にわかりやすい
- 主軸が上部にあるため、省スペースで設置できる
- 構造がシンプルで、コストが低い
- 切削油が加工面に届きやすく、冷却効果が高い
立型マシニングセンタは、主に上面加工が多い金型加工や多品種小ロットの生産に適しています。
主軸の規格サイズによって、小型の#30、中型の#40、大型の#50の3種類に分けられます。
#30は高速加工に、#40は汎用性に、#50は重切削に優れています。
また、工作機械の中でも最も使われている機械であり、自動車や半導体などの産業で活躍しています。
横型マシニングセンタ
横型マシニングセンタとは、主軸が水平方向に向いているマシニングセンタの一種です。主軸に刃物を取り付けて回転させ、ワークの側面から切削加工を行います。横型マシニングセンタの強みは、以下の点です。
- ワークをセットし直さなくても、多面加工ができるため、位置ズレによる精度の低下がない
- 切り屑が切削点に溜まりにくいため、切削状態が安定している
- 主軸が横方向にあるため、作業スペースが確保しやすい
- 多面加工や無人運転ができるため、大量生産に適している
横型マシニングセンタは、高さのあるワークや多面加工が必要なワーク、大量生産が必要なワークに適しています。また、自動化や無人運転を行いたい場合にも適しています。
門型マシニングセンタ
門型マシニングセンタとは、主軸を支える構造が「門」の形をしているマシニングセンタの一種です。主に大型で高精度な加工を必要とする製品、例えば産業設備や航空機の部品、金型などの加工に用いられます。
門型マシニングセンタの強みは、以下の点です。
- 数メートル超の大物ワークが加工できる
- 主軸アタッチメントやヘッド交換で、5面加工ができる
- 高い剛性で重切削に耐える
門型マシニングセンタは、大型で高精度なワークに向いている一方で、設備コストが高く、プログラミングが難しいです。
大型で高精度な加工を必要とする製品の加工に適したマシニングセンタです。
5軸制御マシニングセンタ（テーブル型）
5軸制御マシニングセンタ（テーブル型）とは、工具やテーブルを水平・垂直・前後の3方向に移動させることに加えて、テーブルを回転・傾斜させることができるマシニングセンタです。5軸制御マシニングセンタ（テーブル型）の強みは、以下の点です。
- ワークの位置決めや切り替えの手間が省けるため、加工時間や工具の消耗が削減できる
- ワークの傾斜角度を自由に変えられるため、工具の切れ刃長を短くでき、高精度・高剛性の加工ができる
- 工具の切れ刃長を短くできることで、工具の振動や熱変形が抑えられ、表面粗さや寸法精度が向上する
5軸制御マシニングセンタ（テーブル型）は、小型で軽量のワークの加工や高速での加工、球形や曲面のワークの加工に適しています。
5軸制御マシニングセンタ（ヘッド型）
5軸制御マシニングセンタ（ヘッド型）とは、X軸、Y軸、Z軸の3軸に加えて、主軸の傾斜角度を制御するB軸と、主軸の回転角度を制御するC軸を持つマシニングセンタのことです。ヘッド型とは、主軸がヘッド部分に取り付けられているタイプのことで、テーブル型とは対照的に、テーブルは回転・傾斜しないのが特徴です。
5軸制御マニシングセンタ（ヘッド型）の強みは、以下の点です。
- 工具の切り替えやワークのセットアップの回数が減り、加工時間やコストを削減できる
- ワークの重量に影響されにくく、大型のワークにも対応できる
- ヘッドの傾斜角度を自由に変えられるので、工具の寿命を延ばしたり、切削力を最適化したりできる
5軸制御マシニングセンタ（ヘッド型）は、大型で重量のワークの加工や、高精度・高品質の加工が求められる場合に適しています。
5軸制御マシニングセンタ（ヘッド回転テーブル型）
5軸制御マニシングセンタ（ヘッド回転テーブル型）は、横型が基本で、テーブルが傾斜しないため、重量ワークを安定して加工でき、重切削も可能です。特徴は、横型なので切削くずの排出に強く、深物加工に強いことです。傾斜軸の可動範囲は狭いものの、回転軸は360度連続回転ができます。
5軸制御マニシングセンタ（ヘッド回転テーブル型）の強みは、以下の点です。
- 中～大型部品や難削材加工、深物加工に適している
- 回転軸が大きく動くことで、複雑な形状の加工も可能
部品加工ではシリンダーブロックのように天面、側面の加工が必要な部品、金型製造では自動車バンパー型のように、深物の金型加工に適しています。
他の加工機と比べた時のメリット・デメリット
金属やプラスチックなどを加工できる機械はCNC旋盤やフライス盤など、他にもあります。
このセクションでは、それらの機械と比べた時の、マシニングセンタのメリットとデメリットを解説します。
メリット
他の工作機械と比較した際の最大のメリットは、自動工具交換機能（ATC）がついていることです。これにより、ドリル、エンドミル、タップなど複数の工具を使用する加工を、停止することなく連続して実行できます。
特に5軸制御マシニングセンタなどで本領を発揮しやすく、多方向からの加工で複雑な形状のワークも一度のセットアップで加工できます。
例えばCNC旋盤やフライス盤などの工作機械であれば自動工具交換機能はなく、手動で工具を交換する必要があります。
その度にワークの再セットアップやプログラム調整も必要になるので、作業工数が増えてしまいます。
自動で複数の加工ができることで、以下のメリットがあります。
- 加工時間が短く、生産効率が高い
- 加工プロセスが自動化されていて加工精度が高い
- 労働コストの削減が可能
デメリット
複数の複雑な加工を一度の設定で可能にするマシニングセンタですが、導入の際は以下の点を留意しておく必要があります。- 加工プログラムが複雑であること
- 導入コストが高く設置スペースも広いこと
一度に複数の加工を実施するため、CNC旋盤やフライス盤など他の工作機械が段階的に行うプログラムを、一度に行う必要があります。
さらに、多軸加工が可能なマシニングセンタであれば、それぞれの軸に必要なプログラムを作成する必要があります。そのため、プログラムが複雑だとされています。
また、マシニングセンタ自体のサイズが大きくなりやすく、広さの制約によって設置できないこともあります。
小型のマシニングセンタを製造しているメーカーもあるので、場所に不安がある場合は小型のマシニングセンタも検討することがおすすめです。
ここまで、マシニングセンタのメリットとデメリットを解説しました。次のセクションでは、具体的に比較すべき、マシニングセンタを選ぶ際のポイントを解説します。
貴社に最適なマシニングセンタを選定したい方は、このまま読み進めてください。
マシニングセンタをの選び方 | 確認すべき4つのポイント
最適なマシニングセンタを選ぶために、確認・比較すべき点は以下の4つです。- 加工する素材の硬さ
- 加工素材の熱伝導率
- 加工する素材のサイズ
- 求められる加工精度
加工する素材の硬さ
加工するワークの硬さにあわせてマシニングセンタを選定することで、精密なワーク加工が可能になります。素材を加工する際、ワークの硬さに対応したマシニングセンタや工具を選ぶ必要があります。
不適切なマシンと工具の選定は、機械の耐久年数低下とワークの加工精度低下に繋がってしまいます。
硬いワークに対して柔らかい素材に対応したマシニングセンタを選定した場合、以下のトラブルが発生する可能性があります。
- 加工能力の不足による不完全な加工・加工精度の低下
- ワークに削られて工具が過度に摩耗する
- 非効率な加工による加工時間の増加・機械故障
逆に、柔らかいワークに対して硬い素材に対応したマシニングセンタを選んでしまうと、次のような問題が発生することがあります。
- 過剰な加工力によるワークの変形や破損、加工精度の低下
- 加工したワークの表面があれたり、加工痕が目立ったりする可能性
- 工具の余計な摩耗
加工するワークに対して、適切なマシンや工具を選ぶ必要があります。
加工するワークの素材に対して、相性が良いマシニングセンタの一部を以下でご紹介しますので、あわせてご確認ください。
| マシニングセンタの種類 | 工具 | |
|---|---|---|
| セラミック グラファイト マシニングセンタ |
5軸制御マシニングセンタ （ヘッド型） |
ダイヤモンドコーティングカッター 超硬エンドミル |
| チタン ステンレス鋼 炭素鋼 ニッケル合金 |
5軸制御マシニングセンタ （テーブル型またはヘッド回転テーブル型） |
超硬合金製エンドミル チタン用または ステンレス用の 専用コーティングカッター |
| マグネシウム合金 アルミニウム |
立型マシニングセンタ 5軸制御マシニングセンタ（ヘッド型） |
超硬エンドミル アルミニウム用高速カッター |
| 真鍮 銅 |
横型マシニングセンタ 立型マシニングセンタ |
高速鋼（HSS）エンドミル 銅用コーティングカッター |
加工素材の熱伝導率
加工する素材の熱伝導率によっても、選ぶマシニングセンタを選定する必要があります。まず、熱伝導率の高い素材と低い素材の例として、以下のものが挙げられます。
- 熱伝導率が高い素材：銅、アルミニウムなど
- 熱伝導率が低い素材：ステンレス鋼 チタン プラスチック類（ナイロンやポリカーボネートなど）
熱伝導率が高い素材は熱の発散が早く、高速で加工しても素材が変形しづらいです。
そのため、高速で工具を回転させることで高速に加工する機械を使うと作業効率が上がります。
同じ機械で熱伝導率が低い素材を加工すると、以下のデメリットが発生します。
- 切削熱によるワーク破損・損傷：加工中に熱が蓄積されやすく、変形の原因になる
- 加工精度の低下：加工中に生じる熱で過度に加工されるリスクがある
- 工具の過度な摩耗：熱伝導率が適していない素材を加工すると工具にも負担がかかる
逆に、熱伝導率が低い素材は熱を溜め込みやすいため、熱伝導による変形や破損を避けるために回転数などの調整が施されています。
仮に同じ機械で熱伝導率が高い素材を加工すると、以下のデメリットが生じます。
- 加工効率の低下：高速加工ができず、予想の仕上がり時間より加工時間が長くなる
- 加工精度の低下：設計通りにワークが削れず、プログラムが終了しても加工が不十分になる
- 工具の過度な摩耗：本来より長く加工することになるので熱による影響を受けやすくなる
加工するワーク素材の熱伝導率に対応するマシニングセンタを選定しましょう。
加工する素材のサイズ
マシニングセンタで加工するワークのサイズによって、選ぶマシニングセンタの大きさが決まります。これはマシニングセンタの種類というよりも、その大きさに依存する項目です。機械の大きさが大きいほど、作業面の大きさや最大積載重量、主軸の最大トルクや移動量が上がります。
サイズの小さなワークにも対応可能ですが、過度なトルクがかかるリスクがあるため、加工精度が下がるリスクがあります。
さらに、マシニングセンタのサイズが大きいと工場内のスペースを大幅に取ったり導入コストが膨大になるので、貴社が必要とする最大のワークサイズを算出しておく必要があります。
各企業のモデルを確認し、貴社が加工したいワークのサイズに適したマシニングセンタを選定しましょう。
求められる加工精度
精巧な加工技術が要求される場合、例えば精密レンズや光学金型を製造する場合は、高い制御能力や剛性を持つマシニングセンタが必要です。特に高い制御力や剛性があるとされるマシニングセンタには、以下の種類が挙げられます。
- 多軸制御マシニングセンタ（ヘッド型）
- レーザーを活用したマシニングセンタ
逆に、そこまで高い精度が求められず、一般的な金型など、むしろ効率や高いコストパフォーマンスが必要な場合は、高すぎない制御力や剛性を持つ以下のような種類がおすすめです。
- 立形マシニングセンタ
- 横型マシニングセンタ
- 門型マシニングセンタ
ここまで、マシニングセンタの選び方について解説しました。
次のセクションでは、具体的に貴社におすすめなメーカー企業の比較をご紹介します。
貴社に最適なマシニングセンタを製造する企業を選びたい方は、このまま読み進めてください。
マシニングセンタを製造するおすすめのメーカー5社比較
ここでは、具体的にマシニングセンタを製造するおすすめのメーカー5社を比較してご紹介します。以下の表をもとに、貴社が求めるマシニングセンタを製造するメーカーを探して、実際に問い合わせしていくことがおすすめです。
| オークマ | ヤマザキ マザック |
DMG 森精機 |
芝浦機械 | 新日本工機 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 立型マシニングセンタ | ◯ | ◯ | ◯ | – | ◯ |
| 横型マシニングセンタ | ◯ | ◯ | ◯ | – | ◯ |
| 門型マシニングセンタ | ◯ | ◯ | – | ◯ | ◯ |
| 5軸制御マシニングセンタ （テーブル型） |
◯ | – | – | – | – |
| 5軸制御マシニングセンタ （ヘッド型） |
– | – | – | – | ◯ |
| 5軸制御マシニングセンタ （ヘッド回転テーブル型） |
– | – | – | – | – |
オークマ
オークマは、1898年に創業した総合工作機械メーカーで、NC旋盤、マシニングセンタ、複合加工機、研削盤、NC装置などの製品を自社で開発・製造・販売していることが特徴です。日経平均株価の構成銘柄の一つであり、日系四大工作機械メーカーの一角を占めています。
オークマは、以下のマシニングセンタを取り扱っています。
- 立形マシニングセンタ
- 横形マシニングセンタ
- 門形マシニングセンタ
- 門形複合加工機
- 5軸制御立形マシニングセンタ
- 5面加工門形マシニングセンタ
オークマの強みは、トータルレスポンシビリティと呼ばれる、工作機械のすべてを自社でつくるという方針です。>機械・電気・情報の三位一体で生み出される製品は、高い精度と剛性を備え、さまざまな加工ニーズに応えます。
オークマは、自動車、航空宇宙、医療、エネルギー、建設機械、金型など、幅広い業界に工作機械を納入しています。
ヤマザキマザック株式会社
ヤマザキマザックは、1919年に名古屋市で山崎鉄工所として創業した工作機械メーカーです。現在は世界のリーディングカンパニーとして、CNC旋盤、マシニングセンタ、複合加工機、5軸加工機、レーザ加工機などの幅広い製品レンジを展開しています。
また、工作機械の自動化やデジタル化にも積極的に取り組んでおり、新型CNC装置MAZATROL SmoothAiやAIを活用した生産管理システムMAZAK SmartBoxなどの先進的なソリューションを提供しています。
ヤマザキマザックが扱っているマシニングセンタの種類は以下の通りです。
- 立型マニシングセンタ
- 横型マニシングセンタ
- 門型マニシングセンタ
同社の強みは、INTEGREX（インテグレックス）やマザトロールT1などの先進性と独創性に富んだ代表的な製品がある点です。
ヤマザキマザックの工作機械は、自動車、航空宇宙、医療、エネルギー、建設機械、農業機械、金型、一般機械などの幅広い業界に納入されています。
DMG森精機
DMG森精機は、1948年に創立した工作機械の総合メーカーです。数値制御（NC）旋盤やマシニングセンタ（MC）などの切削型工作機械を中心に、超音波加工機やレーザー加工機、アディティブマニュファクチャリング（3Dプリンタ）などの先端技術も提供しています。
2016年にはドイツのDMG MORI AGと完全経営統合し、世界最大手の工作機械メーカーとなりました。
DMG森精機は、主に以下の2種類のマシニングセンタを扱っています。
- 立形マシニングセンタ
- 横形マシニングセンタ
DMG森精機のマシニングセンタは、ロボットシステムや自動化システムに対応できるほか、高速・高精度・高効率な加工を実現するための様々な技術やソリューションを備えています。
同社は、自動車、エネルギー、航空機、医療部品など、多様な業界での納入事例を持っています。
医療器具分野に新規参入したシャルマン株式会社には、複合加工機「NTX 1000 2nd Generation」を納入し、高精度・高品質な加工をサポートしています。
芝浦機械
芝浦機械は1938年に創業し、静岡県沼津市に本社を、東京都千代田区に本店を置く総合機械メーカーです。工作機械の開発からスタートした同社は、現在ではプラスチックなど合成樹脂の加工に使われる射出成形機をはじめ、ダイカストマシンや押出成形機、精密加工機、電子制御装置、ロボット、油圧機器、鋳物、半導体装置など、さまざまな事業に幅広く展開している総合機械メーカーです。
芝浦機械は、以下の種類のマシニングセンタを製造販売しています。
- 門形マシニングセンタ
- 特殊機
芝浦機械の工作機械は、機械をつくる機械「マザーマシン」として、金型や半導体製造装置等の精密部品加工用として、また建設機械や造船関連の重要部品加工用として、広く愛用されています。
新日本工機
新日本工機は、大型機・門型加工機のパイオニアメーカーとして、世界中に工作機械を供給してきた会社です。1989年に創業し、現在は大阪に本社を構えており、自動車、航空機、建機、船舶、製鉄などの幅広い業界に対応した高品質な製品を提供しています。
新日本工機は以下の種類のマシニングセンタを扱っています。
- 門型マシニングセンタ
- 5軸マシニングセンタ
また、「速い」「正確」「強い」を兼ね備えた同社は、以下の業界への納品実績があります。
- 自動車関連：エンジンブロックやシリンダーヘッドなどの部品加工に対応した機種
- 航空機関連：翼や胴体などの大型部品加工に対応した機種
- 建機関連：ショベルやブルドーザーなどの部品加工に対応した機種
- 船舶関連：プロペラやシャフトなどの部品加工に対応した機種
- 製鉄関連：圧延機や鋳造機などの部品加工に対応した機種
