門形マシニングセンタとは？構造や特徴、種類を解説

マシニングセンタとは、ATC（工具を自動で交換できる機能）を有し、CNC（コンピュータ数値制御）によって、中ぐり・フライス削り・穴あけ・ねじ立てなどの加工を連続で行える機械のことを指します。

マシニングセンタの一種である門形マシニングセンタは、切削工具を回転させる主軸の部分が、機器の正面から見て門の形で配置されているのが特徴です。今回の記事では、門形マシニングセンタの構造・特徴・種類について見てみましょう。

参考：マシニングセンタの基礎知識と導入メリットを解説

参考：自動工具交換装置（ATC）とは？ATCの種類と構造

門形マシニングセンタの構造と仕組み

引用元：フライス盤.com フライス盤とは？ フライス盤の構造

門形マシニングセンタは、工具を取り付けて回転運動を与える「主軸」が、地面に対して縦向きに取り付けられており、主軸を支えている構造が門の形をしています。

門の部分は、柱である「コラム」と、コラムと主軸を連結している「クロスレール」が主な構成です。クロスレールには固定式や移動式のタイプがあります。

引用元：モノタロウ マシニングセンタの基礎講座 マシニングセンタの構造と種類

門形マシニングセンタは、基本的に駆動軸が上図のようにXYZの直線3軸で、テーブルのX軸が門を通り抜けるように動きます。一部のモデルでは、テーブルが動かずにコラムが移動して加工するものもあります。

このような構造から、門形マシニングセンタは、テーブルの長さを制限なく長くすることができます。そのため航空機や船舶のような大型の部品を加工するのに適しています。

門形マシニングセンタの特徴

引用元：OKUMA 高速高品位 5面加工門形マシニングセンタ MCR-S 製品情報

門形マシニングセンタは、テーブルの長さに制限がないことから、大型の製品の加工を得意とします。門形構造は、上下左右やねじれなどの荷重に対して優れた剛性を有しており、重切削を行える点もメリットです。また、主軸のヘッドを交換することで5面加工にも対応できます。

一方で、他の種類のマシニングセンタと比べて設備が大がかりになるほか、コストがかかる点はデメリットと言えます。

門形マシニングセンタの種類

門形マシニングセンタは、各部分の動き方によって3つの種類に分けられています。

クロスレール固定式

引用元：TOYODA 門形マシニングセンタ SB2116 / SB3016 / SB4016

クロスレール固定式は、主軸がクロスレール上にて左右に、主軸自身が上下に動き、テーブルはクロスレールと直交方向に動くタイプです。名前の通りクロスレールは固定されています。

クロスレール移動式

引用元：astamuse ファナック株式会社 平行する２軸の軸制御を行う数値制御装置

クロスレール移動式は、クロスレール固定式の動きに加えて、クロスレール自身も上下に動くタイプです。クロスレールの上下移動軸はW軸と呼ばれます。テーブルの動きについてはクロスレール固定式と同じになります。

ガントリー式

引用元：KOGA GEAR 導入事例 工作機械・周辺機器

ガントリー式は、テーブルが固定されており、コラムがテーブルに沿って動くタイプです。クロスレールについては固定式と移動式があります。