CNC フライス加工で CNC ターニングを使用する場合:知っておくべきことすべて

コンピュータ数値制御 (CNC) 機械加工は、工作物またはブランクとして知られる固体ブロックから材料を除去することによって部品を作成する従来の製造方法です。

ただし、「CNC 機械加工」という用語は、実際には多数のプロセスを指す場合があり、それぞれが異なるツールと機械を使用して目的の部品を成形します。たとえば、CNC フライス加工では、ロータリー カッターと垂直運動を使用してワークピースの面から材料を除去します。一方、CNC ドリル加工では、エンジニアが正確な直径と長さでブランクに穴や形状を作成できます。

多くの CNC 製造プロセスでは、回転する切削工具を固定されたワークピースに適用しますが、CNC 旋盤加工はその逆の加工方法です。工具ではなくブランクを回転させることにより、このプロセスでは、さまざまな円筒形または長方形の部品を効率的に製造できます。エンジニアと製品チームが留意すべきことは次のとおりです。

CNC ターニングの仕組み

一般に、CNC 旋削では、高速で回転する工作物の外面に沿って切削工具を動かして部品を製造します。このプロセスでは、らせん状のツールパスが作成され、高度に軸対称なパーツが作成されます。ブランクの内面に適用される場合、この同じ切削アクションは「ボーリング」と呼ばれます。旋削とボーリングは、CNC 旋盤加工として知られる CNC プロセスのより大きなサブセットを構成します。

細かい部分はモデルやメーカーによって異なりますが、ほとんどの CNC 旋盤には同様の部品セットが含まれています。生産に最も関連するものは次のとおりです。

• チャックまたはコレット ：チャックがワークを掴み、しっかりと保持します。チャックは、ハードジョーまたはソフトジョーのいずれかを備えています。コレットは通常、より小さいブランクに使用されます。
• スピンドル :スピンドルは CNC 旋盤の回転軸であり、適切な RPM に関する命令を CAM ファイルから受け取ります。
• 切削工具 :ツール タレットには、生産に必要なさまざまな切削工具が搭載されており、必要に応じてマシンが工具を交換できるようになっています。

生産中、工作物がチャックに挿入され、スピンドルが回転し始め、切削工具が工作物の表面に適用されて部品の形状が形成されます。

CNC 旋削で使用されるワークピースは通常、長くて円筒形ですが、部品の設計によっては四角形または六角形になる場合があります。たとえば、六角真鍮ボール バルブは、六角形の棒から始まり、ナットの両側を旋盤加工してねじ山を作成します。

CNC 旋盤で部品を製造する際の重要な考慮事項

通常、従来の旋盤では 2 軸に沿った工具しか使用できませんが (ただし、ターニング センターには Y 軸機能が備わっている可能性があります)、CNC 旋盤では 3、4、または 5 軸に沿って切削操作を行うことができます。これらの追加操作には次のようなものがあります:

• ストレートまたは円筒旋削 :このプロセスは、ワークピースの直径に均一なカットを作成し、大量の材料を除去するために使用できます。
• テーパー加工 :テーパー加工により、直径が滑らかに減少する円筒形が生成されます (砂時計の形に似ています)。
• 溝入れ :このプロセスでは成形ツールを使用して、ワークピースに狭いキャビティを作成します。
• ナーリング :この技法では、直線、斜め、または交差した線の鋸歯状のパターンを工作物に切り込み、パーツに追加のグリップを与えます。
• スレッド化 :これにより、ナットやネジに見られるねじ山が生成され、オブジェクトを一緒に固定できるようになり、比較的大きなジオメトリにも小さなジオメトリにも適用できます。
• 別れ :パーティングは、元のワークピースから完成品を切り取るために使用されます。

CNC 旋削は、一般的に試作や少量生産に適しています。ただし、CNC 旋盤旋削が部品を製造する最も費用対効果の高い方法であるかどうかを判断する場合、考慮する必要がある 1 つの要因は、部品の外径 (OD) です。これは、CNC 旋盤にはバーフィード対応部品の製造に最大 OD があり、OD が設定された制限を超える部品は個別にチャッキングする必要があり、製造時間とコストの両方を押し上げる可能性があるためです。

留意すべきもう 1 つの要素は、CNC ツール自体です。これらの多くは、制限された刃先を備えた円筒形の形状であり、本質的にワークピースをどのように切断できるかを決定します。これはまた、切削工具のサイズの細かさや小ささに関係なく、内部コーナーなどの設計要素に半径があることを意味します。 CNC ターニングは、アンダーカット (ネックまたは逃げ溝とも呼ばれます) の作成に適しています。これらは、円筒形の旋削部品で一般的であり、CNC フライス盤で製造するのは非常に面倒です。特殊な切削工具が必要な場合、これらには独自の一連の課題があることを覚えておくことが重要です。たとえば、より長いシャフトのツール (ワークピースの空洞のより深い部分に到達するのに便利) は、びびり、精度の低い切削、粗い表面仕上げのリスクを高めます。

CNC 旋削ではなく CNC フライス加工を検討する場合

CNC 旋削は、ボルト、ボール ベアリング、ワッシャーなど、回転プロファイルを持つ部品を製造する際に比類のない効率を提供しますが、非軸対称部品の製造には最適ではありません。

自動車、航空宇宙、家具の製造用途だけでなく、ロボットや産業グレードの機械の製造にも一般的に使用される CNC フライス加工は、CNC 旋削加工と併用して、平面などの設計機能を追加することもできます。そうでなければ達成することは不可能です。

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CNC 旋削の利点を最大限に活用するために、製品チームとエンジニアは、部品の外径や生産量など、設計と製造に関する多くの重要な考慮事項に精通している必要があります。

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