CNC加工とは何ですか?

CNC加工とは何ですか?

CNC 101: CNC という用語は、「コンピューター数値制御」を意味します。CNC加工の定義それは、通常、コンピューター制御と工作機械を使用して素材 (ブランクまたはワークピースと呼ばれる) から材料の層を除去し、カスタム設計の部品を製造するサブトラクティブ製造プロセスであるということです。 このプロセスは、金属、プラスチック、 木材、ガラス、フォーム、複合材料など、さまざまな業界で応用されています。大型CNC加工、通信用の部品および試作品の機械加工、およびCNC 加工航空宇宙部品、他の業界よりも厳しい公差が必要です。 CNC 加工定義と CNC マシン定義には違いがあることに注意してください。一方はプロセスであり、もう一方はマシンです。 CNC マシン (誤って C および C マシンと呼ばれることもあります) は、CNC 加工の操作を自律的に実行できるプログラム可能なマシンです。

製造プロセスおよびサービスとしての CNC 加工は世界中で利用できます。 すぐに見つかりますヨーロッパにおけるCNC加工サービス、アジア、北米、その他世界中でも同様です。

サブトラクティブ製造プロセスなどCNC加工、と対比して提示されることが多いです。積層造形プロセス3D プリンティングや造形製造プロセスなど液体射出成形 。 サブトラクティブ プロセスではワークピースから材料の層を除去してカスタムの形状やデザインを作成しますが、アディティブ プロセスでは材料の層を組み立てて目的の形状を生成し、形成プロセスではストック材料を変形して所望の形状に置き換えます。 CNC 加工の自動化された性質により、単発および中量生産を実行する際に、高精度かつ高精度のシンプルな部品とコスト効率の高い生産が可能になります。 ただし、CNC 加工は他の製造プロセスに比べて一定の利点を示しますが、部品設計で達成できる複雑さと複雑さの程度、および複雑な部品の製造の費用対効果には限界があります。

各タイプの製造プロセスには長所と短所がありますが、この記事では CNC 加工プロセスに焦点を当て、プロセスの基本と、CNC 機械のさまざまなコンポーネントとツールについて概説します。 さらに、この記事ではさまざまな機械式 CNC 加工操作を検討し、その代替案を紹介します。CNC加工工程。

CNC 加工プロセスの概要

数値制御（NC）加工プロセスからの進化パンチテープカードを利用したCNC加工は、コンピュータ制御機械や切削工具を操作および操作して、金属、プラスチック、木材、発泡体、複合材料などのストック材料をカスタム部品やデザインに成形します。 CNC 加工プロセスはさまざまな機能と操作を提供しますが、プロセスの基本原理はすべてのプロセスでほぼ同じです。 基本的な CNC 加工プロセスには次の段階が含まれます。

• CADモデルの設計
• CAD ファイルを CNC プログラムに変換する
• CNCマシンの準備
• 加工操作の実行

• CADモデル設計

  CNC 加工プロセスは、社内または専門業者による 2D ベクターまたは 3D ソリッド パーツの CAD 設計の作成から始まります。CAD/CAM設計サービス会社。コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアこれにより、設計者や製造業者は、部品や製品の製造に必要な寸法や形状などの技術仕様とともに、部品や製品のモデルやレンダリングを作成できるようになります。

  CNC 機械加工部品の設計は、CNC 機械およびツールの機能 (または機能不全) によって制限されます。 たとえば、ほとんどの CNC 工作機械は円筒形であるため、工作機械が湾曲したコーナー部分を作成するため、CNC 機械加工プロセスで可能な部品の形状は制限されます。 さらに、機械加工される材料の特性、工具設計、機械のワーク保持能力によって、部品の最小厚さ、部品の最大サイズ、内部キャビティや機能の包含や複雑さなど、設計の可能性がさらに制限されます。

  CAD 設計が完了すると、設計者はそれを STEP や IGES などの CNC 互換ファイル形式にエクスポートします。

  CNC 加工公差表

  機械工場に部品を指定する場合は、必要な公差を含めることが重要です。 CNC マシンは非常に正確ですが、同じ部品の複製の間には、通常 + または - 0.005 インチ (0.127 mm) 程度のわずかな誤差が残ります。これは人間の髪の毛の幅のおよそ 2 倍です。 コストを節約するために、購入者は、他の部品と接触するため特に正確である必要がある部品の領域のみ公差を指定する必要があります。 さまざまなレベルの加工には標準公差がありますが (以下の表を参照)、すべての公差が等しいわけではありません。 たとえば、部品を測定値より大きくすることが絶対にできない場合は、+0.0/-0.5 の指定公差を指定して、わずかに小さくてもよいが、その領域では大きくならないことを示すことができます。

  表 1: CNC 加工における直線公差

  

CAD ファイルの変換

フォーマットされた CAD 設計ファイルはプログラム (通常はコンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェア) を通じて実行され、部品の形状が抽出され、CNC マシンを制御し、カスタム設計の部品を製造するための工具を操作するデジタル プログラミング コードが生成されます。

複数のCNCマシンを使用プログラミング言語、 含むGコードそしてMコード 。 CNC プログラミング言語の中で最もよく知られている、一般的なまたは幾何学的コード、と呼ばれますGコードは、いつ、どこで、どのように工作機械が移動するか、たとえば、いつ電源を入れるかオフにするか、特定の場所に移動する速度、どのような経路を通るかなどを制御します。 M コードと呼ばれるその他の機能コードは、生産の開始時と終了時の機械カバーの取り外しと交換の自動化など、機械の補助機能を制御します。

CNC プログラムが生成されると、オペレーターはそれを CNC マシンにロードします。

マシンのセットアップ

オペレータは CNC プログラムを実行する前に、CNC マシンを操作できるように準備する必要があります。 これらの準備には、ワークピースを機械に直接固定することが含まれます。機械スピンドル、または機械にまた後でまたは同様のワーク保持装置、および必要な工具を取り付けます。ドリルビットエンドミルやエンドミルなど、適切な機械部品に使用されます。

機械が完全にセットアップされると、オペレーターは CNC プログラムを実行できるようになります。

加工オペレーションの実行

CNC プログラムは CNC マシンに対する命令として機能します。 工作機械の動作や動作を指示する機械コマンドを機械の統合コンピュータに送信し、コンピュータが工作機械を操作および操作します。 プログラムを開始すると、CNC 機械が CNC 加工プロセスを開始するように指示され、プログラムはプロセス全体にわたって機械をガイドし、カスタム設計の部品または製品を製造するために必要な機械操作を実行します。

CNC 加工プロセスは、企業が独自の CNC 機器の取得とメンテナンスに投資している場合は社内で実行することも、専門の業者に委託することもできます。CNC加工サービスプロバイダー。

CNC 加工操作の種類

CNC 加工は、自動車、自動車などの幅広い産業に適した製造プロセスです。航空宇宙、建設、農業、自動車のフレーム、外科用機器、飛行機のエンジンなど、さまざまな製品を生産できます。歯車 、および手工具および園芸工具。 このプロセスには、機械的、化学的、電気的、熱的プロセスなど、コンピューター制御によるいくつかの異なる加工操作が含まれており、ワークピースから必要な材料を除去してカスタム設計の部品や製品を製造します。 化学、電気、熱加工プロセスについては後のセクションで説明しますが、このセクションでは、次のような最も一般的な機械 CNC 加工操作のいくつかについて説明します。

• 掘削
• フライス加工
• 旋回

CNC穴あけ加工

穴あけ加工は多点加工を使用する加工プロセスです。ドリルビットワークピースに円筒形の穴をあけます。 でCNC穴あけ加工通常、CNC 機械は回転ドリル ビットをワークピースの表面の平面に対して垂直に送り、穴あけ作業に使用されるドリル ビットの直径と等しい直径を持つ垂直に整列した穴を生成します。 ただし、角度のある穴あけ作業は、特殊な機械構成とワーク保持装置を使用して実行することもできます。 掘削プロセスの運用能力には以下が含まれます。ザグリ加工、皿穴加工、リーマ加工、およびたたく。

CNCフライス加工

フライス加工は、回転多点切削工具を使用してワークピースから材料を除去する機械加工プロセスです。 でCNCフライス加工 、CNC 機械は通常、切削工具の回転と同じ方向にワークピースを切削工具に送りますが、手動フライス加工では、機械は切削工具の回転と反対の方向にワークピースを送ります。 フライス加工プロセスの操作機能には、浅くて平らな表面と平底のキャビティをワークピースに切削する正面フライス加工と、ワークピースにスロットやねじなどの深いキャビティを切削する外周フライス加工が含まれます。

CNC旋削加工

CNC 旋削加工とマルチスピンドル加工 – 画像提供: Buell Automatics

旋削加工は、一点切削工具を使用して回転するワークピースから材料を除去する機械加工プロセスです。 でCNC旋削加工、マシン、通常はCNC旋盤 - 回転するワークピースの表面に沿って直線運動で切削工具を送り、目的の直径が達成されるまで周囲の材料を除去し、スロット、テーパー、ねじなどの外部および内部の特徴を備えた円筒部品を製造します。 旋削加工の運用能力には以下が含まれます。つまらない、端面加工、溝入れ、およびねじ切り 。 CNC フライス盤と旋盤のどちらを使用するかというと、より複雑な部品の場合は、回転切削工具を使用するフライス盤の方が優れています。 ただし、回転するワークピースと固定された切削工具を備えた旋盤は、円形部品をより迅速かつ正確に作成するのに最適です。