No.112 | お客様事例

5軸加工の優位性を生かし
ファインカーボンの生産性向上と差別化を図る

■導入ソリューション　Space-E/CAM　Space-E/5Axis

●事業のご紹介
ファインカーボンの加工技術を確立

東海炭素株式会社様は、ファインカーボン事業とカーボンブラシ（電刷子）事業を主軸とし、創業当初よりカーボン加工の新技術に挑戦しながら、独自の技術開発を進めてきました。

一般的にカーボンを扱う分野は主に次の3つに分かれると代表取締役の平岩志郎様は説明します。「まず、電炉メーカーによる鉄スクラップを原料に鉄鋼を生産する分野があります。次に、ゴムなどに加えて機能を強化するカーボンブラックの分野があります。そして、当社が手掛けるファインカーボンの分野です。高純度の炭素材料であるファインカーボンは、耐熱性、電気伝導性、熱伝導性の高さといった特性から、半導体製造や電極材料、耐熱部品などの高性能な工業材料として幅広く使われています。当社が製造する製品は、2000～2500度と高温熱の焼成炉で製品を作る工程に使用される部品や溶解した材料を固める鋳型などがあり、その他にも金型関係、放電加工用のカーボン電極があります。サイズは小さいもので1ミリから大きいもので1300ミリまでのさまざまな形状に対応しています。当社に依頼されるカーボン部品は、外注に出すことなく全て社内で加工を行っています」

また、加工部門があるカーボン素材メーカーは自社製のカーボンで加工するのが一般的ですが、東海炭素様ではさまざまな素材メーカーのカーボンをニーズに応じて選択できるという利点があります。その上、小回りが利く中小企業の利点を活かしながら大手メーカーが参入できないニッチな分野でビジネスを展開されています。

●SpaceｰE/5Axisと5軸加工機の導入経緯
将来の可能性を引き出す５軸加工

東海炭素様におけるシステム活用の歴史は、1998年に品質管理のために製品の精密な検査を行う3次元測定機とMC加工機用の3次元CAD/CAMシステムとしてSpaceｰEの前身であるGRADE/CUBEを導入したのが始まりです。そして、2003年にはSpaceｰEへ移行し、2013年に導入したのが5軸加工に対応した3次元CAD/CAMシステムのSpaceｰE/5Axisと5軸加工機です。

導入について平岩様は、「5軸加工機は、今後大きさで悔やむことがないように、その当時で一番大きな機械を選びました。このサイズの5軸加工機を導入したのは九州の企業では初めてだったようです。そのとき、はっきりとした需要はなかったのですが、他社には真似できないことをやりたいという発想から、将来の可能性を引き出す大きな投資を決断しました」と振り返ります。

また、同社生産技術部課長でCAD/CAM担当の宮下良法様は５軸加工について「5軸加工機の導入当初は、いろいろなトラブルがあり、それを解決しながらスムーズに使えるまで１年近くかかりました。その準備をしている間に5軸加工が必要となるような案件が増えてきました。例えば、3軸加工で対応していた形状ではあるがサイズが大きくなったり、３軸加工の刃物では届かないような複雑な形状が増えたりしました」と状況を話します。

さらに近年は、さまざまな部品作りのためのファインカーボンのニーズが高まっているといいます。お客さまの要望に応えるためにも、SpaceｰE/5Axisと5軸加工機は欠かせない、と平岩様は話します。「非常に精密な部品を作れるファインカーボンですが、お客さまの設計が進化してきています。用途はそれほど大きくは変わらないようですが、機能的な部分の向上により、高度な加工が求められています。高い要求に応えるための生産性の向上と差別化が、5軸加工機を活用する一番の目的です。もし、5軸加工機を導入していなければ、当社に依頼されなかった仕事もずいぶんあったと思います」

●SpaceｰE/5Axisと5軸加工機の活用効果
5軸加工による生産性向上

５軸加工のメリットについて宮下様は「まだ５軸加工を必須とする部品はそれほど多くありませんが、３軸加工では手間がかかる斜めからの切削は、５軸加工であれば簡単にできるので加工の幅が広がりました。また、3軸加工では難しいアンダーカットであっても5軸加工であれば対応できます。その他の5軸加工の大きなメリットとして工程集約があります。3軸加工では何工程もあったものを5軸加工では1工程にすることができます。この工程集約で加工に要する時間が短縮できるので、その空いた時間に他の仕事を入れて5軸加工だけでなく3軸加工の機械を稼働させると生産性向上を図れます。その結果、売り上げを上げることにつながります」と話します。

金属加工が主流となるSpace-Eに対しても宮下様は次のように説明します。「当社がSpace-Eを使用するにあたり、欠けやすい素材のカーボンに特化した加工方法を自分たちで試行錯誤する必要がありました。硬い金属とは異なる加工条件が必要で、切削により欠けたり割れたりしないための経験値が求められます。長年、工作機の切削に携わっていると、機械の動きが頭の中でシミュレーションできるようになり、そのイメージとデータが合致したとき経験値が生かされた達成感があります。今後は、5軸加工機を自分の思うように動作するNCデータが常にSpace-Eから作成できれば一番よいと考えています」

５軸加工の稼働率について平岩様に伺うと「今、製作している製品は表と裏の加工があって、連続加工であれば表が約15時間、裏が約20時間かかります。しかし、削った粉が機械内に残ってしまうため、途中で機械を止めてこまめに清掃する必要があります。それがなければ、もっと連続運転を行う需要はあります」と説明がありました。

●ファインカーボン事業の強み
CAD/CAM、現場のノウハウを共有

宮下様は「当社の場合、CAD/CAM専任のオペレーターはいません。基本的には誰もがSpaceｰEでプログラムを作り、自分で機械を動かして製品を作っています。それは5軸加工だけでなく3軸加工でも同じです。さらに現場では、お互いに仕事の状況を覗いたり、立ち話しながら情報交換を行うなど、何となく教えたり、教えてもらったりする環境があります。それがおのずとノウハウの共有になり、現場の強みの一つだと思います」と説明します。

さらに金属とカーボンの違いによる工作機の使用についても宮下様は「金属加工の工作機は削りくずを切削油で洗い流しますが、カーボン加工ではエアーがその役割を担います。カーボンという素材の特性上、油も水分も天敵となります。そのため、切削時はそれらの成分をフィルターで防いだエアーを使います。また、工場内については防塵対策を行っています」と話します。

カーボンが欠けるような破損に対し注意が必要なのは、製造現場だけではありません。3次元測定機を使った品質検査、輸送時の破損を防ぐ出荷側も協力しながら、丁寧な製品作りを続けています。これらはすべての製造工程に共通する認識であり、創業以来培ってきた東海炭素様のノウハウです。

●経営理念と行動指針
『チャレンジ・チェンジそしてスピード』を実践

創業からカーボン事業を展開されてきた平岩様は「他社にできないことがあれば、当社が一番に実現していこうという考えで事業を行ってきました。可能性があるならコストのことはあまり気にせずに挑戦してきましたが、その中には失敗したこともあります。しかし、当社にしかできないことを見つけたいという強い思いで、60年間カーボンに特化した加工を続けています。これから先もカーボン加工を極めていきたいと考えています」と話します。

宮下様は「社長の口癖でもありますが、はじめからできないと諦めるのではなく、まずトライしてみることを大切にしています。トライしても無理だと分かれば仕方ありませんが、良い結果を得られればその技術が自分たちの強みになります。実際、失敗から生まれるものづくりもあります」と話します。社長である平岩様の思いは、『チャレンジ・チェンジそしてスピード』という行動指針を通して、社員の皆さまにも共有されています。

また、東海炭素様の仕事に対する前向きな姿勢の源泉となっているのが『楽しみながら努力して未来をつくる』という経営理念です。平岩様は「きつい仕事の中でも楽しもうというのが根本的な考えです。遊び心も忘れずに、楽しみながら仕事に取り組む方がおもしろいじゃないですか」と笑顔で話します。

また、宮下様も「当社は20代から50代と幅広い年齢の社員がいます。年上や年下は関係なく、社員同士でいろいろな雑談もするし、悪ふざけもします。明るく雰囲気の良い職場だと思います」とお話をされる様子から、意思疎通のしやすい環境だと分かります。

今後の取り組みについて伺うと、宮下様からは「先ほどお話したようにSpaceｰE/5AxisのNCデータで5軸加工機を自分のシミュレーション通りに動作させたいので、これからも協力をお願いします」とのコメントをいただきました。平岩様からは「これからもいろいろな形状の製品を作ってほしいという要望があると思います。時代の流れで、ずっと同じものが続くわけではないので、それに対応するためにも、5軸加工の加工技術をさらに追求していきたいと考えています」と話します。

東海炭素様の最大の強みは、創業当初から変わらずカーボン加工のノウハウを蓄積し続けてきたことです。私たちNTTデータエンジニアリングシステムズは、今後もチャレンジを続ける東海炭素様のお役に立てますよう尽力いたします。

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