究極の高速ミーリングを実現する唯一無二のナノマシニングセンタ『AZ275nano』の独自技術・加工事例をご紹介

AZ275nanoとは

『AZ275nano』は、ナノ領域における超微細・超精密加工と高速ミーリングの両立を追求すべく、ソディックが開発した世界唯一無二のマシニングセンタであり、その性能はソディック製マシニングセンタのフラッグシップモデルと呼ぶに相応しいものです。

AZ275nanoの特長

ここからは、超微細・超精密加工と高速加工を両立するためのAZ275nanoの特長を、開発背景と併せてご紹介します。

最大120,000 min^-1の超高速スピンドル

超微細形状を加工するにあたっては、極細の工具（φ0.1mm以下）が必要になることはイメージしやすいと思います。
ここで考えなければならないのは、工具径と回転数の関係です。

AZ275nanoは、最大120,000回転/分の超高速スピンドルを搭載しており、極細工具による超微細形状の加工を実現します。

これだけの高速回転を実現しようとすると、一般的なマシニングセンタに使われるようなベアリング（転がり軸受け）では、摩擦・振動の影響が大きくなるため、AZ275nanoは非接触のエア軸受けを採用しています。
これにより、主軸の回転による摩擦・振動の影響を極限まで抑制しています。

アクティブ除振機構

極細工具による超微細加工をターゲットとして、超高速スピンドルを開発しましたが、回転速度を高めたということは、”理論上”、その分工具の送り速度を高めることも可能になります。

しかしながら、超微細加工で使用されるような極細工具を、上の動画のような高速・高加速度で送るとなると、工具折損のリスクがあります。
そのため、ナノ領域をターゲットとした従来の機械は、送り速度を制限する必要があり、加工に時間がかかってしまうという課題がありました。

その課題を解決すべく開発されたのが、『アクティブ除振機構（カウンターテーブル）』です。
AZ275nanoは、加工テーブルと逆位相に駆動する『キャンセル軸』をXY軸に搭載することで、重心位置の変動と反作用を打ち消し、高速往復運動によるテーブルの振動を極限まで抑制します。
このキャンセル軸には自社開発・自社製造のリニアモータが搭載されており、リニアモータ開発の内製化によって育まれたソディックの技術力が余すことなく発揮されています！

このアクティブ除振機構により、高速往復運動による振動の影響を気にせず送り速度を高めることができ、極細工具による超微細加工と、高速ミーリングを両立することができます。
AZ275nanoが実現する超高速高送り加工（ウルトラハイスピードミーリング）は、切込み量を少なくすることで刃先の切削負荷を極限まで低減する切削技術で、加工中の工具交換を最小限に抑えた超精密な加工を可能にします。

自社開発の新型NC装置『LN4AZ』

AZ275nanoがターゲットにするナノ領域の超高精度加工においては、工作機械を精密に動作させる制御システムが必要不可欠になります。
ソディックは工作機械だけでなく、それを制御するNC装置の開発・製造まで内製化しているため、AZ275nanoの性能を最大限に引き出すNC装置を自社で開発することができます。
そうして生まれたのが、ナノ加工領域の超高精度な位置決めを可能にするNC装置『LN4AZ』です！

LN4AZは、スケールフィードバックの分解能を従来モデルの3nmから0.1nmへと改良したことで、位置決め精度を飛躍的に向上させています。
LN4AZを搭載したAZ275nanoの位置決め精度を評価するため、0.01μm（10nm）刻みのステップ送り精度を試験したところ、忠実に指令値に到達していることが確認されました（ソディック調べ）。

グラフの値は0.002秒間隔で測定したスピンドル中心位置の単純移動平均値（0.05秒間）です。

加工サンプルのご紹介

それでは、AZ275nanoにより加工を行った、超微細・超精密加工サンプルをご紹介します。

超極細ピン841本の削り出し

髪の毛の太さのおよそ4分の1にあたるφ0.02mmのピンは、わずかな工具の芯ブレや、マシンの振動が生じるだけで簡単に折れてしまいます。
また、微小量を正確に削り取るためには、主軸の高速回転と、移動軸の高加速度制御が必要不可欠です。
AZ275nanoは、超高速回転時の主軸の振れと高加速度移動時のテーブルの振動を、エア軸受けとアクティブ除振機構の採用という2つのアプローチでそれぞれ抑制しています。
さらに、この加工を行うにあたり、荒加工・仕上げ加工を合わせて、たったの2本しか工具を使用していません。
この結果から、毎分120,000回転という驚異の回転数と、唯一無二の振動抑制機構が実現する、超高速高送り加工の工具寿命延長効果を実感いただけると思います。

マイクロレンズ1,620個 レンズアレイ用金型加工サンプル

こちらのサンプルでは、レンズ1箇所あたり1分以内で鏡面加工できており、超微細加工領域における高速加工を実現するAZ275nanoの脅威の性能が発揮されています。

製品資料のご案内

今回の記事ではお伝えしきれなかったAZ275nanoの詳細な仕様や寸法等については、以下のボタンから資料をダウンロードしてご覧いただけます。

まとめ

今回はソディック製マシニングセンタのフラッグシップモデルである『AZ275nano』をご紹介しましたがいかがでしたでしょうか？
AZ275nanoは、超微細加工・超精密加工領域における高速ミーリングを追求するというコンセプトから誕生し、そのために開発された唯一無二の機能が搭載されています。
毎分120,000回転の超高速スピンドルと、振動の影響を極少レベルまで抑制するアクティブ除振機構は、極細工具による高速ミーリングを可能にし、ナノ領域加工におけるゲームチェンジをもたらしました。
ソディック製マシニングセンタにご興味がございましたら、ぜひ以下のリンクよりお気軽にお問い合わせください。