CNC加工とは：現代製造を支える精密プロセスを解説

周りを見渡し、電話、タブレット、ノートパソコン、腕時計、車、机など、周囲のすべての製品を特定し、名前を挙げてみてください。これらのアイテムのほとんど、あるいはすべてが、CNC加工の最終製品です。

CNC加工は、コンピュータ化された指示（またはコンピュータプログラム）を使用して、必要な部品を正確かつ精密に作成する製造プロセスです。

CNC加工のコンピュータ化された性質と、高精度、高精密、幅広い材料互換性が相まって、今日最も需要の高い製造プロセスの一つとなっています。例えば、テック大手のAppleは、従来の加工を捨て、MacBookのユニボディ外殻の製造にCNC加工を採用しました。

CNC工作機械の仕組み、CNC加工プロセス、今日利用可能なさまざまな種類のCNC工作機械について学びたいですか？あなたは正しい場所にいます！

CNCとは何か、CNC工作機械はどう動作するか？

CNCはComputer Numerical Control（コンピュータ数値制御）の略で、工作機械の制御を自動化する方法です。

コンピュータ数値制御工作機械は、コンピュータ指示とCAM（コンピュータ支援製造）プログラムに依存して、工作機械の工具の動きを制御、自動化、監視し、望ましい部品を作成します。

こう考えてください。CNC工作機械は、材料のストックピース（例えばアルミニウムブロック）を取り、制御された材料除去プロセスを通じて完成品に変換します。

CNC加工プロセスをさらに細分化してみましょう。

CNC加工プロセスの説明

CNC加工プロセスを5つの明確なステップに分解できます：

#1 2Dおよび3D設計を作成する

CNC加工プロセスの最初のステップは、SolidWorksやAutodesk InventorなどのCAD（コンピュータ支援設計）またはCAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアを使用して、部品の2Dおよび3D図面を作成することです。2Dおよび3D図面を作成する際、すべての重要な寸法、公差付きフィーチャー、特定の表面仕上げ要件を持つ面を指定する必要があります。

目標は、作成しようとしている部品（または製品）の正確な表現を作ることです。

詳細: CNC CAD設計の概要

#2 最適な3D CADファイル形式で設計を保存する

CNC加工で一般的に使用される2つのCNC互換ファイル形式は、STEPとIGESファイル形式です。

STEP形式（STP形式とも呼ばれる）は、3Dモデルを共有するための最良のファイル形式と広く見なされています。この形式は中立的で、特定の3D CADソフトウェアベンダーによって所有されていないためです。その結果、あなたの製品開発チーム（または機械加工業者）は、あなたが設計の作成に使用した3D CADソフトウェアに関係なく、設計にアクセス（または修正）する際に問題がありません。

対照的に、IGES形式（発音は「アイジェス」）は、STEP形式より古いファイル形式です。ほぼすべての3D CADパッケージで利用可能で、あなたの機械技師が製品の製造のためにアクセスする際に問題はありません。しかし、同じ製品設計に対してIGESファイルは通常、STEPファイルよりも大きくなります。したがって、メールで大規模な設計をメーカーに送信する必要がある場合、STEPファイル形式が理想的な選択肢となる可能性があります。

CNC加工で使用されるその他の3D CADファイル形式には、AP214、STL、DWG、DXF形式があります。

#3 機械技師が工具パスを生成する

工具パスとは、加工プロセス中にCNC切削工具が追従する座標位置の系列（または空間を通るパス）であり、ワークピースの望ましい幾何学形状を生成するためのものです。

「工具パス」をCNC加工でよりよく理解するために、特徴がXY平面上に存在するブロックの以下の画像を考えてみましょう。望ましい部品（2つの直方体キャビティを持つブロック）を作成するには、まず切削工具をZ軸に沿って切削する位置に配置し、その後XY平面に沿って移動させる必要があります。

 

CAMソフトウェアには通常、機械技師が加工戦略を定義する機能があり、使用する切削工具の種類、送り速度、切削工具速度などが含まれます。

#4 機械技師が加工パラメータをCNC互換ファイルに変換する

機械技師がCAMソフトウェアで行う最終ステップは、加工戦略をGコードと呼ばれるものに変換することです。Gコードとは、CNC工作機械が理解し実行できるコンピュータ言語であり、あなたの部品を作るためにCNC工作機械が正確にどのステップを実行すべきかを指示します。

Gコードを生成した後、機械技師はそれをCNC工作機械にエクスポートします。

詳細: GコードとMコードとは？

#5 機械技師が加工操作を実行する

これは、機械技師がワークピースをCNC工作機械に装着し、加工操作に必要なすべての切削工具を取り付けるフェーズです。これらのステップが完了したら、機械技師は加工プログラムを開始し、部品を自律的に作成します。

CNC工作機械の種類

CNC工作機械はいくつかの種類があり、それぞれに機能と加工能力があります。今日最も一般的に使用される4つのCNC工作機械は以下の通りです：

• CNCフライス盤
• 5軸CNCフライス盤
• CNC旋盤
• CNC穴あけ盤

CNCフライス盤

CNCフライス盤（またはCNCミル）は、回転する切削工具を固定されたワークピースに押し当てることで部品を作成します。この操作によりワークピースから材料が除去され、望ましい部品が形成されます。切削工具の動きのシーケンスは、コンピュータ数値制御技術によって制御されます。

通常、CNCフライス盤は3軸工作機械として見られます。これは、X軸、Y軸、Z軸という3つの独立した軸に沿って動作し、部品を製造することを意味します。しかし、CNCフライス技術は最近、複数の独立した軸で動作できる複雑な工作機械（例えば5軸CNCフライス盤）に進化しました。

5軸CNCフライス盤

5軸CNCフライス盤は、5つの独立した軸（X軸、Y軸、Z軸、およびA軸とB軸の回転軸）に沿って動作するタイプのフライス盤です。これにより、ワークピースにあらゆる方向からアプローチし、複雑な形状を作成できます。

5軸CNCフライス盤では、ワークピースと切削工具が操作中に同時に移動できるため、時間を節約し、キャビティや角度付き切削を正確かつ精密に作成できます。

CNC旋盤

CNC旋盤（またはCNC旋盤）は、CNCフライス盤と似ています。CNC技術の自動化された性質に依存して切削を行い、部品を加工します。しかし、CNCフライス盤とは異なり、CNC旋盤はワークピースを回転させ、固定された切削工具に押し当てることで切削を行います。

典型的なCNC旋盤アセンブリには、ワークピースを保持するチャックが装備されています。チャックは主軸に取り付けられ、ワークピースを固定切削工具に対して回転させます。この動作モードにより、ワークピースから材料の一部が除去され、望ましい部品を作成できます。

CNC旋盤は円筒形状の加工に最適です。テーパー旋削、穴あけ、ナーリング、溝入れ、切断などの旋削作業を実行できます。

CNC穴あけ盤

CNC穴あけ盤は、CNCフライス盤と同様に、回転切削工具を使用して固定ワークピースに切削を行います。しかし、CNC穴あけ盤は、ボルトや機械ネジの組み立て用の穴を作るのに特に適しています。また、ワークピースへの文字彫刻や刻印にも有用です。

その他のCNC工作機械には、CNCプラズマカッター、CNCレーザー切断機、CNC放電加工機（EDM）があります。これらの工作機械は類似した機能と加工能力を持ちますが、動作モードと切削メカニズムが異なります。詳細については、さまざまな種類のCNC工作機械に関する記事をご覧ください。

あなたの製造プロジェクトに最適なCNC機械加工業者の選び方

CNC加工とは何か、どう動作するか、幅広いCNC工作機械の種類を理解した今、CNC加工が今日利用可能な最高の加工技術の一つであることは明らかです。

しかし、製品開発の製造フェーズを外注する予定なら、プロジェクトの成否は主に取引するCNC機械加工業者にかかっています。一流のCNC機械加工業者は、最新鋭の製造技術、高度な経験を持つCNC機械技師と品質管理エキスパートを擁し、協力してあなたの製品を正しく完成させます。さらに、これらの業者は通常、ISO 9001、ISO 14001、ISO 13485などの複数の規制基準の要件を満たしています。

理想的な機械加工業者は通常、オンラインで即時見積もりツールを提供しています。例えば、Gensun Precision Machiningには、3D CADファイル（複数のファイル形式に対応）をアップロードし、要件を指定してプロジェクトの見積もりを取得できるツールがあります。

CNC加工：Gensun Precisionがサポート

Gensun Precision Machiningは、世界中でCNC加工サービスを提供するリーディングプロバイダーです。ほぼ20年にわたるCNC加工経験に裏打ちされ、さまざまな業界のお客様に高品質な金属・プラスチック部品を作成する実績があります。

さらに、弊社施設は品質マネジメントのISO 9001認証、環境マネジメントのISO 14001認証、医療業界対応のISO 13485認証を取得しています。複数の革新的企業と100,000件以上のプロジェクトを完了しています。

あなたのプロジェクトについてお聞かせください。高度な資格を持つエンジニア、機械オペレーター、品質管理チームが、あなたの仕様に正確に合わせて部品を作成します。

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注: この記事は2021年9月に最初に公開され、2022年6月に更新されました