CNC旋削・フライス複合加工センターは、旋削CNC工作機械をベースに、穴あけ加工とフライス加工機能を追加した工作機械の一種です。旋削ベッド、旋削スピンドル、およびフライス加工と穴あけ加工用の補助スピンドルを備えています。この機械は主に旋削加工に特化しており、フライス加工と穴あけ加工は補助的な機能であるため、「旋削・フライス複合加工センター」と呼ばれています。

図1に示すように、小型および中型の旋削・フライス複合加工センターは、水平CNC旋盤と同様の構造を持ち、下部に傾斜ベッドと旋削スピンドルを備えています。旋削スピンドルにはCs軸制御機能も搭載されており、心押し台や旋削センターなどの付属品が装備されています。機械の上部は、補助スピンドルと自動工具交換装置で構成され、フライス盤やボーリング盤と同様の構造を採用しています。旋削工具とフライス工具は共通の工具ホルダを使用し、工具交換はロボットアームによって行われます。

CNC turning-milling composite center
図1：CNC旋削フライス複合加工センター

旋削・フライス加工複合加工センターと旋削加工センターの主な違いは、補助スピンドルと自動工具交換装置にあります。旋削加工センターは、フル機能のCNC旋盤と同様に、タレット式工具ホルダを使用し、タレットのインデックス機構によって工具交換を行います。動力工具と伝動システムはタレット内部に収められています。この構造により、高速かつ高い工具剛性で工具交換が容易になります。しかし、フライス加工やボーリング加工においては、Y軸移動量が小さい、フライス加工能力が低い、伝動チェーンが長くスピンドル回転速度が遅く剛性が低いなど、複雑な補助スピンドル駆動システムといった制約があります。そのため、フライス加工やボーリング加工能力は比較的劣ります。

旋削・フライス複合加工センターの補助スピンドルは、通常、モーター直結または電動スピンドル駆動方式を採用しており、シンプルで剛性の高い構造で、毎分数万回転の高速回転を実現します。また、標準的なフライス工具やボーリング工具にも対応できるため、機械のフライス加工およびボーリング加工能力を大幅に向上させることができます。

旋削・フライス複合加工センターの補助スピンドルは、約225°（B軸）の広い範囲で旋回できるため、旋削加工と傾斜面フライス加工およびボーリング加工の両方で工具の向きを調整できます。例えば、内径または外径の円筒形または端面の旋削加工を行う場合、旋削工具を所定の位置に固定し、B軸を0°または90°に設定して位置決めとクランプを行います。ワークピースは主スピンドルと共に回転し、X軸とZ軸が旋削動作を制御します。回転体の側面または端面のボーリングおよびフライス加工を行う場合、旋削スピンドルはC軸制御に切り替わり、CNC回転軸となります。このとき、補助スピンドルは旋削スピンドルに取り付けられたワークピースに対してボーリング、フライス加工、および穴あけ加工を行います。5つの座標軸（X、Y、Z、B、C）を備えているため、5軸加工が可能です。

この旋削・フライス複合加工センターは、旋削加工センターにおけるフライス加工の制約という問題を効果的に解決し、5軸加工を可能にします。しかし、自動工具交換機構の構造が比較的複雑であり、傾斜ベッド設計によりY軸の移動に一定の制約が生じます。これらの問題を解決するため、大型の旋削・フライス複合加工センターでは、A軸回転テーブルとスピンドルボックス旋回機構を備えた、垂直5軸加工センターと同様のコラム移動構造を採用することがあります。この場合、A軸には心押し台とセンターを備えた旋削スピンドル構造が採用され、旋削・フライス複合加工機はCNC旋盤の旋削機能とフライス盤のボーリング・フライス加工機能を完全に統合することができます。