CNC加工ガイド：CNC機械の種類、材料、利点

コンピューター数値制御（CNC）機械加工は、さまざまな異なる材料から非常に厳しい公差で派生したカスタマイズされた部品を製造するための高精度の方法です。 CNC機械加工生産ソリューションを実装することで得られる多くの利点があります。

CNC機械加工について

CNC機械加工は、サブトラクティブ製造技術と見なされます。つまり、最終製品は、ワークピースから余分な材料を選択的に除去することによって形成されます。すべてのエンドツーエンドのCNC機械加工操作は、同様の4ステップの製造プロセスに従います。

これらの4つの生産フェーズ は：

パーツデザイン

CNC機械加工で製造された部品は、通常、コンピューター支援設計（CAD）ソフトウェアの初期設計として開始されます。設計段階では、エンジニアは、最適なパフォーマンスのパラメータ、最終部品の動作条件、許容可能な公差の変動レベルなど、目的の最終製品のすべての側面を慎重に検討します。

デザイン変換

初期設計段階が完了したら、CADモデルをコンピューター支援製造（CAM）ソフトウェアを使用して機能的なCNCプログラムに変換する必要があります。 CAMソフトウェアは、CADモデルの元のファイルから幾何学的要件を抽出し、それらをCNC互換のプログラミング言語（GコードやMコードなど）に変換して、機械の機械的操作を指示することができます。

CNCマシンの準備

次に、CNC機械のオペレーターは、CNCプログラムで要求される仕様に従って、機械とターゲット材料の両方をセットアップする必要があります。オペレーターは、正しい切削工具または穴あけ工具が適切に取り付けられ、適切なビットまたはエンドミルと一致していることを確認します。オペレーターはまた、通常は固定クランプで、またはCNCマシンに直接取り付けて、ワークピースをセットアップする必要があります。

プログラムされた操作の実行

最後に、CNCマシンのオペレーターは、必要な機械的プロセスを実行します。動作中、CNCプログラムは工作機械の動きを正確に制御します。

CNCマシンの種類

最も一般的なタイプのCNCマシンは、切削工具を使用してワークピースから余分な材料を取り除くものです。ウォータージェット切断および放電加工（EDM）操作を採用するCNCマシンがありますが、このガイドでは、3軸マシンと多軸マシンの2つの基本的な分類に分けられた、次のリストの5つの最も一般的なカテゴリに焦点を当てます。

3軸CNCマシン

3軸マシンを使用すると、切削工具をまっすぐな3次元ベクトル（上下、左右、前後）に沿って移動できます。 3軸CNCマシンには2つのタイプがあります：

CNCフライス盤

CNCフライス盤では、ワークピースは静止したままで、高速回転切削工具がワークピースに降りてきて余分な材料を取り除きます。このタイプの機械は、基本的な幾何学的形状を形成するのに非常に便利です。

CNCフライス盤のガイド：

CNC旋盤（旋盤）

CNC旋削加工では、ワークピースがスピンドル上で高速回転している間、切削工具は静止したままです。 CNC旋削は、円筒部品を迅速かつ厳しい公差で製造する機能を提供します。たとえば、Technox Machine and ManufacturingにはCNC旋盤があり、直径152インチ、長さ240インチまでの寸法で、±0.001インチの厳しい公差を維持しながら部品を製造できます。 3軸旋削加工の大きな欠点は、円筒部品しか効率的に製造できないことです。

CNCフライス盤と旋削の違いについて詳しくは、ここをクリックしてください。

多軸CNCマシン

多軸CNCマシンは、3軸マシンに似ていますが、機械的な動きの自由度が高くなっています。たとえば、多軸機械は回転および斜めの切断操作を採用できます。多軸CNCマシンには主に3つのタイプがあります：

インデックス付き5軸CNCフライス盤

このタイプのフライス盤は、操作中に3つの直線軸に沿ってしか切断できませんが、操作の合間に、オペレーターは次の切断のためにベッドとツールヘッドを回転させることができ、成形能力を向上させることができます。

連続5軸CNCフライス盤

この機械タイプは、動作中に3つの直線軸と2つの回転軸に沿った連続移動を可能にします。これにより、オペレーターはターゲットワークピースから非常に複雑なフォームを作成できます。

ミルターニングCNCセンター

ミルターニングセンターは、CNC旋盤とCNCフライス盤の機能を兼ね備えています。ワークピースは、スピンドル上で高速で回転するか、フライス盤操作のために正確に配置されます。

CNC機械加工部品の設計–CADモデルの設計

2Dベクトルまたは3DソリッドパーツCAD設計は、CNC機械加工パーツの構想のポイントです。製品の最終用途に直接関連する設計要件に加えて、エンジニアは実際の切断操作に使用されるCNCマシンの機能と制限にも注意する必要があります。

エンジニアは、CADモデルのオリジンファイルを、オープンソースのSTEPやIGES形式などのCNC互換形式、またはIPTやSATなどのより制限された形式に変換する必要があります。また、エンジニアがデジタルCAD命令と一緒に送信される技術図面を作成することもベストプラクティスと見なされます。これらの図面は、設計公差と形状を検証するために使用されます。機械工が部品の顕著な特徴を特定するのを助けます。質問が発生した場合の具体的な検証ソースとして機能します。