【徹底解説】 5軸加工機は本当に儲かるのか？ 現場の課題と投資対効果を分析！

「5軸加工機を導入したいが、本当に投資効果はあるのだろうか？」
「競合他社が導入を進める中、自社も検討すべきなのか？」
これらは、多くの製造業の経営者様からよくいただくお声です。
確かに5軸加工機への投資は慎重な判断が必要です。しかし、製造業界では、複雑形状への対応や多品種少量生産、短納期化など、新たな課題が山積しています。そんな中、適切な導入計画と運用により、生産性向上、コスト削減、そして新規受注の獲得まで実現している企業も着実に増えています。
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本記事では、3軸加工機と5軸加工機の違いから、具体的な投資対効果、そして導入成功のための実践的なポイントまで、現場で本当に役立つ情報をわかりやすく解説します。

5軸加工機導入は「儲かる」のか？ 投資対効果 (ROI) を検証

5軸加工機の導入がいかにメリットが多いといえど、高額な初期投資が必要となるため、経営者の方の「本当に儲かるのか？」という疑問は当然のことでしょう。
まずが5軸加工機導入による費用対効果を最大化するためのポイントを探っていきます。

製造業界の現状と加工ニーズの変化

近年の製造業界では、お客様の要望が多様化し、製品の高度化が急速に進んでいます。それに伴い、より複雑な形状の部品加工や、より精度の高い製品製造が求められる時代となってきました。
従来の「大量生産」から「多品種少量生産」への移行が進み、「短納期」へのニーズも高まっています。こうした状況の中、製造業各社では効率的な生産体制の構築が急務となっているのです。

コスト削減効果

段取り替え時間の短縮

5軸加工機では、ワンチャッキングで複数面の加工が可能となります。3軸加工機で必要だった加工面ごとのワークの付け替え作業が減るため、段取り時間と人件費を大きく削減できます。

治具製作費の削減

ワークの向きを自由に変えられる5軸加工機では、特殊な治具が不要になるケースが多くなります。そのため、治具の製作費用や保管場所の削減につながります。

工具の長寿命化

工具の突き出し量を短くできる5軸加工機では、工具寿命の延長が期待できます。これにより、工具の交換頻度が低下し、ツーリングコストの削減につながります。

人材不足の解消と人件費の最適化

自動化が進んだ5軸加工機では、熟練工の技能に頼らない加工も可能です。人手不足の解消や、若手作業者の早期戦力化にもつながります。

生産性向上効果

加工時間の短縮

段取り替え時間の短縮や、連続した加工により、全体の加工時間が大幅に減ります。これにより生産性が飛躍的に向上し、より多くの受注に対応することが可能となります。

高精度加工による歩留まり改善

工具の突き出し量の短縮や、加工時のブレが減り、加工精度が向上します。そのため、不良品の発生が減り、材料のムダも最小限に抑えられます。

納期短縮による受注機会の拡大

加工時間の短縮と品質の安定により、お客様の短納期要求にも柔軟に対応できます。その結果、新しい仕事の受注チャンスも広がります。

高付加価値製品の製造

高付加価値製品製造による新たな展開

5軸加工機では、3軸加工機では難しかった複雑な形状の加工が可能です。この特長を活かし、高度な加工技術を必要とする製品に挑戦できます。
多様な顧客ニーズに応える製品製造が可能となり、新規顧客の開拓にもつながります。また、高精度な加工や複雑形状の実現により、従来よりも高い単価での受注も見込めます。このように、製品の付加価値を高めることで、企業全体の収益力向上が期待できるのです。

投資回収までの期間

5軸加工機の導入費用とランニングコスト

5軸加工機の導入費用は、機種や仕様によって大きく異なります。また、工具費、電力費、メンテナンス費用などのランニングコストも考慮に入れる必要があります。これらの費用を総合的に検討し、投資計画を立てることが重要です。

稼働率向上による投資回収期間の短縮

5軸加工機の稼働率を高めることで、投資回収期間を短縮することが可能です。そのためには、生産計画の見直しや、営業活動の強化が不可欠となります。
このように、5軸加工機への投資は、適切な計画と運用により、十分な投資対効果が期待できます。導入を検討する際は、これらの要素を総合的に判断し、自社にとって最適な投資判断を行うことが大切です。

5軸加工機が選ばれる理由 ― 3軸からの移行は必須なのか

3軸加工機だけで十分？現場が抱える課題とは

従来から広く使われている3軸加工機は、シンプルな形状の加工には適していますが、下のような課題があります。

• 加工面を変えるたびにワークの段取り替えが必要で、多くの時間と手間が発生
  
• 特殊な治具が必要となるケースが多く、治具製作費や保管スペースなどのコストが増大
  
• ​​​​​​​工具の突き出し量が長くなりやすく、加工精度や表面粗さへの悪影響が顕著

このように、3軸加工機では現代の製造ニーズに対応が難しくなってきているのが実情です。

5軸加工機で何が変わる？基本性能と特徴を解説

5軸加工機とは、従来の3軸（X軸・Y軸・Z軸）に、回転する2つの軸を加えた工作機械です。この2軸が加わることで、以下のような利点が生まれます。

• ワンチャッキングで複数面の加工が可能となり、段取り替え時間を大幅に短縮
• 工具の突き出し量を短くすることで、加工精度と表面粗さが向上
  
• 3軸加工機では不可能だった複雑な形状の加工により、高付加価値製品の製造を実現

このように5軸加工機は、生産性の向上、コストの削減、付加価値の向上など、製造業の競争力強化につながる可能性を秘めています。

3軸加工機と5軸加工機の違い

マシニングセンタの主力となる3軸加工機と5軸加工機。それぞれの特徴をご紹介します。

それぞれの基本的な特徴

3軸加工機は、X軸（左右）・Y軸（前後）・Z軸（上下）の3方向に動く基本的な工作機械です。一方の5軸加工機は、これに回転軸（A軸）と傾斜軸（C軸）を加えた高度な加工機です。

5軸加工機導入を成功させるために： 現場視点での検討ポイント

5軸加工機の導入は、製造現場の飛躍的な進化をもたらす可能性を秘めています。しかし、綿密な計画と準備なしに進めると、期待した成果を得られないばかりか、投資に見合わない結果となることも考えられます。ここでは、現場視点に立った導入検討のポイントを見ていきましょう。

導入前に押さえるべき準備ポイント

導入目的の明確化： 5軸加工機で何を実現したいのか？

導入目的を明確にすることは、機種選定や運用計画を立てる上で重要な指針となります。「加工時間の短縮」「複雑形状への対応」「人手不足の解消」など、自社の課題に照らし合わせて具体的な目標を設定しましょう。
加えて、どの製品群に5軸加工機を使用するのか、どの程度の生産量を見込むのかなど、具体的な活用イメージを描くことも大切です。

加工対象製品の分析： 3軸加工機で対応できないか？

まずは、現在の製品群の中で5軸加工機が効果を発揮する対象を見極めます。3軸加工機では対応が難しい形状や、段取り替えに時間がかかっている工程など、具体的な改善ポイントを洗い出し明確にしていく必要があります。
また、お客様からの引き合いはあるものの、現状では受注を見送っている案件なども、新たな加工対象として検討できます。

投資予算と投資回収計画： 資金計画と採算性にムリはないか？

機械本体の価格に加え、工具やCAMソフトの導入費用、教育費用なども含めた総投資額を算出します。さらに、電気代やメンテナンス費用などのランニングコストも考慮した現実的な投資計画を立てることが重要です。投資回収期間のシミュレーションを行い、採算性を慎重に見極めましょう。

5機種選定で失敗しないための選び方のポイント

テーブル・工具・混合タイプの特徴

5軸加工機には、様々な構造があり、それぞれに特徴があります。加工対象製品や目的に応じて、最適なタイプを選択することが重要です。

• テーブルタイプ：テーブルに回転軸と傾斜軸を搭載。比較的安価で加工精度も安定しており、割り出し5軸加工に適しています
• 工具タイプ：工具側に回転軸と傾斜軸を搭載。加工範囲が広く、同時5軸加工に威力を発揮します
• 混合タイプ：テーブルと工具の両方に回転軸を搭載。様々な加工に対応可能で、柔軟な運用が可能です。

​​​​​​​加工範囲と精度からみる機種選定

ワークのサイズや形状、要求される精度、必要な加工機能を具体的にリストアップします。特に以下の項目は要注意です。

• 最大ワークサイズと重量
• 主軸回転数と送り速度
• 位置決め精度と加工精度
• 必要な工具本数

また、将来の展開も考慮に入れ、余裕を持った仕様選定が賢明です。

メーカーのアフターサポート体制の評価基準

5軸加工機は高度な技術を要するため、メーカーのサポート体制も重要な選定基準となってきます。

• 導入時の操作指導プログラム
• トラブル発生時の対応体制
• 定期メンテナンスの内容
  
• 消耗品の供給体制

特に地域密着型のサービス体制があるかどうかは、安定稼働の面で重要なポイントです。

導入後のスムーズな立ち上げと運用のポイント

5軸加工機を導入しても、すぐに効果が出るわけではありません。計画的な準備と段階的な立ち上げが成功への鍵となります。

オペレーターの育成

5軸加工機を効率的に運用するには、オペレーターの育成が欠かせません。機械の基本操作から加工プログラムの作成、さらには安全な運用方法まで、体系的な教育が必要です。特に導入初期は、メーカーによる技術指導を十分に受けることで、早期の技術習得が可能になります。

加工プログラムの作成とノウハウ蓄積

5軸加工機では、複雑な加工プログラムの作成が必要となります。CAMソフトを活用することで効率的にプログラムを作成できますが、それ以上に重要なのが社内でのノウハウの蓄積です。実際の加工データを基に、プログラミングの標準化を進めていくことが望ましいでしょう。

予防保全による安定稼働の実現

5軸加工機は精密機械であり、適切なメンテナンスが不可欠です。メーカーが推奨する点検・整備計画に基づき、定期的な保守を実施することで、機械の安定稼働と長寿命化が図れます。突発的なトラブルを防ぎ、計画的な生産を維持するためにも、日常的な点検は重要です。

既存設備と組み合わせた最適な生産体制

5軸加工機の導入により、全ての加工を5軸加工機で行うことが最適とは限りません。3軸加工機と5軸加工機それぞれの特性を理解し、効果的な連携を図ることが重要です。例えば、粗加工は3軸加工機で行い、仕上げ加工を5軸加工機で実施するなど、最適な生産体制を構築することが可能です。

まとめ

このように、5軸加工機の導入を成功に導くためには、事前の準備から導入後の運用まで、綿密な計画と実行が必要となります。これらのポイントを押さえることで、投資効果を最大限に引き出すことができるのです。
私たちは、お客様の課題やニーズに応じた最適な機種選定から、導入後のサポートまで、一貫したサービスを提供しています。まずはお気軽にご相談ください。貴社にとって最適な解決策をご提案させていただきます。