CNCマシニングとは？ CNC加工のすべて

コンピュータ数値制御 (CNC) 加工は、製造業でますます一般的になっています。 CNC テクノロジーは、高品質の部品を製造するための普遍的な自動化手段を提供します。 CNC 機械加工プロセスによって提供される高い精度と再現性により、ほとんどのメーカーにとって理想的なツールとなっています。それらの人気がますます高まっているため、今日では、さまざまなCNC機械加工サービスを専門とするいくつかの加工ワークショップを簡単に見つけることができます.
この記事では、CNC 加工サービス、利点、用途に関する基本的な知識に焦点を当てています。

CNC 加工とは

CNC 機械加工は、製造および産業用途で一般的に使用される用語ですが、CNC の略語は正確には何を表していますか?

CNC という用語は「コンピューター数値制御」の略で、CNC 機械加工は通常、コンピューター制御と工作機械を使用してワークピースから材料層を除去し、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として定義されます。さまざまな加工モード、インサート、およびシャフトを旋削、フライス加工、およびその他のプロセスで使用して、最良の結果を得ることができます。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、さまざまな材料に適しており、大規模な CNC 機械加工や航空宇宙部品の CNC 機械加工など、さまざまな産業で使用されています。

CNC 機械加工の自動化された性質により、高精度で高精度のシンプルな部品の生産が可能になり、1 回限りの生産や中量の生産を実行する際の費用対効果が高くなります。 CNC 機械加工では、コンピューター制御を使用して、最初から最後まで機械加工プロセス全体を処理し、最終的に製造します。一貫した精密部品を生産します。 CNC 機械加工は、その自動化機能により特に有利です。自動化により、機械が単独で稼働できるようになるため、手作業が減り、正確な部品が生産されます。

CNC 加工のプロセス概要

すべての CNC 機械加工操作は、部品の CAD モデルから始まります。 CAM プログラムは、生成されたファイルを読み取り、処理装置が従うことができる一連のコーディング命令に変換します。これらのプロセスを使用する主な利点は、ドキュメントが承認されると、人間の介入が (あったとしても) ほとんどないことです。代わりに、コンピューター化された制御がマシンの動きを監視および誘導することで、潜在的なエラーを最小限に抑え、非常に一貫した結果を得ることができます。

さまざまな CNC 機械加工装置は、さまざまなツール、機能、および操作を処理できます。通常、CNC 加工プロセスには次の手順が含まれます。

1. CAD モデルの設計

CNC 機械加工プロセスは社内で開始するか、CAD/CAM 設計サービス会社によって作成され、2D ベクトルまたは 3D ソリッド パーツの CAD 設計を作成します。コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用すると、設計者や製造業者は部品や製品のモデルやレンダリングを生成できます。これには、部品の形状、寸法、その他の技術仕様などの詳細情報が含まれます。

CAD 設計が完了したら、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。

2. CAD ファイルを CNC プログラムに変換

設計が完了したら、設計仕様を CNC マシンが追従できる方向に変換します。 CAD ファイルは、コンピューター支援製造 (CAM) ソフトウェアを介して実行されます。これらのプログラムはプログラミング コードを作成します。このコードは、CNC マシンが加工中にツールの方向を決めるために使用します。このソフトウェアは、パーツの形状に関する情報も抽出します。オペレーターは、この情報を使用して、最初のパーツのサイズと方向が正しいことを確認できます。

これらの CNC 互換命令セットは、通常、STEP または IGES の 2 つのファイル タイプのいずれかです。 G コードと M コードが含まれます。 CNC プログラミング言語 (G コードと呼ばれる) の最も有名な汎用コードまたは幾何学的コードは、工作機械がいつ、どこで、どのように動くか (たとえば、いつオンまたはオフにされるか、機械にどれだけ速く動くか) を制御します。道具）。ワークピース上の特定の位置、取るべき経路など。その他の機能コード (M コードと呼ばれる) は、生産の開始時と終了時の機械カバーの自動取り外しと交換など、機械の補助機能を制御します。

CNC プログラムを生成した後、オペレータはそれを CNC 工作機械にロードします。

3. CNC 工作機械の準備

自動化された製造と比較して、自動化された製造では手動操作が果たす役割ははるかに小さいですが、機械では管理できない重要な操作は依然として処理されます。

CNC プログラム ファイルを工作機械にロードし、工作物を工作機械、機械スピンドル、バイスまたは同様の工作物固定装置に直接固定し、必要なツール (ドリル ビットやエンド ミルなど) を作業領域、機械、ワークピースをチェックするための適切な機械コンポーネント

4.処理操作の実行

機器の準備とプログラムの起動後、ツールの動作と移動を示す機械コマンドを機械の統合コンピュータに送信します。コンピュータが工作機械を操作して操作し、CNC 機械加工装置がステップを実行してワークピースの加工操作を実行します。このプログラムは、必要な機械操作を実行しながら、プロセス全体を通して機械をガイドし、オペレーターの入力を必要とせずにカスタム設計の部品または製品を生産します。指示を完了した後、パーツは仕上げとパッケージングのプロセスを続行できます。

CNC 機械加工の種類

以下は、一般的に使用される処理技術の一部です。これらの各プロセスは、部品の製造とその独自の性能の向上において重要な役割を果たします。

CNC旋盤

旋盤加工中​​は、ワークピースが回転し、切削工具が移動するスライダーに置かれ、ワークピースに送り込まれて、目的のパターンの材料が除去されます。スライダーはワークピースの長さを上下に回転できます。

同様に、中心線から離れたり、近くに移動することもできます。この操作は、大量の材料をすばやく除去するのに非常に適しています。

旋盤は、円形部品の外周に同心円形状を作成するために一般的に使用される旋削装置です。旋盤は、溝、環状溝、階段状の肩、雌ねじと雄ねじ、シリンダーとシャフトなど、多くの円形または円形の特徴を作成できます。また、特徴的な滑らかで均一な表面仕上げも実現できます。

CNC フライス加工

フライス加工と旋削加工の基本的な違いは、ワークピースが静止したままで、切削工具がスピンドル上で回転することです。通常、ワークはバイスで水平に固定され、XおよびY方向に移動するワークテーブルに取り付けられます。主軸にはさまざまな切削工具が装備されており、X、Y、Z 軸上を移動できます。

(CNC フライス加工の詳細については、CNC フライス加工とは? )

フライス加工には、外周フライス加工と正面フライス加工の 2 つの方法があります。外周フライス加工は深い溝を切削でき、正面フライス加工はワークピースの平面を切削できます。フライス加工は、加工されたワークの補助工程として使用できます。フライスは、正確な切断角度に依存する正方形/フラット、ノッチ、面取り、溝、輪郭、キー溝、およびその他の機能を作成するために使用されます。

圧延機は穴あけもできますが、より複雑で非対称な部品からブランクを除去するのに適しています。
すべての金属加工作業と同様に、切削液を使用してワークピースと切削工具を冷却し、潤滑し、金属粒子を洗い流します。

ターニング センターのように、オペレータの介入なしに部品に対して一連の操作を実行できるフライス盤は一般的であり、縦型または横型マシニング センターと呼ばれることがよくあります。それらは常にCNCに基づいています。フライス加工と旋削加工は、ほとんどの CNC 機械操作に共同で責任を負います。

表面研磨

多くのアプリケーションでは、金属部品の非常に平らな表面が必要です。この正確な表面を作る最善の方法は、グラインダーを使用することです。平面研削盤はワークを砥石に送り込みながらワークテーブル上を往復運動します。ホイールカットの深さは、通常、0.00025 ～ 0.001 インチです。円筒研削盤はワークを中心に固定し、回転する砥石の外周をワークに当てながら回転します。

センタレス研削は、研削が全体以外の表面に関連していない小さな部品の大量生産に使用されます。

研削は、平らな形状や円筒形状から少量の材料を除去するために使用されます。研削する材料に応じて、さまざまな種類の研磨剤が使用されます。研削プロセス中の熱と機械的ストレスは工作物に悪影響を与える可能性があるため、ツールの速度と温度を慎重に制御する必要があります。

EDM

スパーク侵食とも呼ばれる放電加工では、放電を使用してワークピースに必要な切断を行います。 EDM は、導電性材料で作られたワークピースで使用できます。これは、電極から誘電性流体を介して導電性ワークピースの表面に送信される火花を使用します。この方法により、小径の穴や金型のキャビティなどを含む非常に微細な形状を、それらを軟化させるための熱処理を必要とせずに処理できます。

CNC 加工の利点

従来の製造方法と比較して、CNC 機械加工には多くの利点があります。多くの製造業者は、CNC 加工技術を好みます。 CNC 加工の利点は次のとおりです。

精度と精度の向上

CNC マシンは同じ部品を何千回も複製でき、各部品は前の部品と同じサイズです。さらに、CNC 加工では、手作業による加工方法と比較して、非常に詳細なプログラミング操作が使用されます。機械はこれらの指示に従い、不必要な変更や人的ミスを許しません。部品は高品質、正確、同一です。 CNC 機械加工では、複雑なデザインの部品も製造できます。

生産性の向上

また、CNC 機械加工プロセスは多くの時間を節約し、生産効率を向上させます。従来の機械加工装置では、オペレータは操作ごとに機械を手動で構成および設定する必要がありました。それどころか、CNC 機械加工装置は、コンピューター コードを調整するだけで必要な変更を加えることができます。 CNC 機械加工を備えた機器は、24 時間年中無休で部品を生産できます。マシンは、手動の介入をほとんど必要とせずに継続的に実行できます。

幅広い汎用性

CNC 機械加工操作は、金属、ポリマー、その他の材料の複数の設計に適しています。縦型および横型 CNC フライス盤と多軸 CNC フライス センタを利用できるため、優れた汎用性が提供されます。彼らは、さまざまな複雑さとパラメーターを持つプロジェクトを正確に処理できます。この汎用性により、さまざまな部品や製品の製造に適しています

高い一貫性

デザインのマスター ファイルが作成されると、それを使用してコピーを無制限に作成できます。すべてのコピーは同じ品質で、偏差がなく、各パーツは以前のバージョンと完全に一致します。

CNC 加工の産業と応用

CNC 加工は、多くの業界で適用されています。これは、特に高精度の部品を必要とする業界にとって理想的な選択肢です。

医療業界:

患者治療用の標準精密部品とカスタマイズされた機器を多数製造しています。医療業界は、患者の多くのニーズを満たすためにカスタマイズされた製品に依存しています。この業界の部品には、各コンポーネントが必要な正確な寸法を確保するために高精度が必要です。一緒に組み立てることができる部品は、医療上の誤診や部品の故障を避けるために、誤差の範囲を最小限に抑える必要があります。

航空宇宙産業:

複雑で複雑な設計の航空機用の精密で公差の厳しいコンポーネントを製造します。航空宇宙産業における CNC 加工は、これらの高精度要件を満たす必要があります。 CNC 機械加工を使用して部品を作成することにより、航空宇宙産業は、非常に高い公差要件を備えた、必要なカスタマイズされた部品を入手しました。

運輸業界:

CNC マシンはさまざまな材料を使用して部品を作成できるため、ブレーキからエンジン部品、さらにはツールまで、すべてこれらのマシンで作成できる製品です。運輸業界では、さまざまな車両で使用される部品、より高度な機器やシステムのテストおよびプロトタイプ作成用の部品など、CNC 機械製の部品が必要になる場合があります。

エレクトロニクス業界:

機械加工は大きな部品を製造できますが、小さな部品 (電子産業で使用される部品など) の設計にも優れています。部品が小さいほど、公差は厳しくなります。電子および電気部品に関して言えば、微細加工プロセスではエラーの余地はほとんどありません。工具の切断や制御をコンピュータに任せることで、人間が不可能なレベルまで精度を高めることができます。エレクトロニクス産業は、CNC 機械加工部品の優れた精度から大きな恩恵を受けています。

石油およびガス産業:

石油精製所や掘削リグ用の大型機械を製造するために、石油化学産業では、うまく組み立てられた精密部品が必要です。 CNC オペレーションでは、業界向けの大小の部品や、業界でますます使用される電子ギアに必要なコンポーネントを製造できます。

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