世界で使用される10種類のCNC工作機械を発見

製品アイデアを現実にする製品設計者、または製造したい部品をお持ちですか？もしそうなら、部品を正確かつ精密に作成する製造技術を選択しようとしているはずです。

コンピュータ数値制御（CNC）工作機械は、これらすべての要件を満たし、それ以上です。これらの工作機械はシンプルで複雑な部品を正確かつ精密に作成できるだけでなく、高速でコスト効率にも優れています。しかし、CNC工作機械にはいくつかの種類があり、それぞれ独自の設計と、異なる部品フィーチャーの作成への適性を持っています。

この記事では、製造業界で最も一般的な10種類のCNC工作機械について説明します。これらの工作機械がそれぞれどう動作し、どのような製造プロセスと操作を実行できるかを学びます。

CNC技術とは？

コンピュータ数値制御（CNC）とは、事前プログラムされたソフトウェアとコードを通じて工作機械工具を自動的に制御するという考え方を表します。

CNC加工プロセスは、CAD（コンピュータ支援設計）ソフトウェアを使用した望ましい部品の3Dモデリングから始まります。次に、3DモデルをCAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアに読み込み、切削工具のワークピース上での動きのシーケンスを制御するコンピュータ指示（Gコード）のセットを作成します。

では、さまざまな種類のCNC工作機械とそれらの違いを見てみましょう。

#1 CNCフライス盤

CNCフライス盤（またはCNCミル）は、最も一般的なタイプのCNC工作機械です。主軸に取り付けられた多枚刃切削工具を高速で回転させ、固定されたワークピースに押し当てます。キャビティ、角度付き切削、芯ズレ穴、複雑なフィーチャーの作成に最適です。

詳細: CNCフライス加工とは？

#2 CNCルーター

画像提供: Rickwashburn1, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons経由

CNCルーター（またはルーティングマシン）は、CNCミルと非常に似ています。多枚刃切削工具がワークピースに対して回転し、望ましい部品を作成します。しかし、CNCミルが硬い金属と産業グレード材料に一般的に使用されるのに対し、CNCルーターはプラスチック、木材、発泡体など、より柔らかくデリケートな材料の切削に適しています。

パネル、プラスチック試作、射出成形用金型の作成に最適です。

#3 CNC旋盤

CNC旋盤（または旋削機械）は、CNCミルやルーターと類似点を持ちます。チャックと主軸を備え、CNC技術に依存します。しかし、これらの工作機械は動作方法が正反対です。

CNC旋盤では、チャックと主軸がワークピースを保持し、固定された切削工具に対して回転させます。これらの工作機械は通常3軸構成を持ち、±4μmという厳しい公差を達成できます。したがって、複雑な円筒形状の加工に最適です。

高品質な旋削プロセス（テーパー旋削、ナーリング、穴あけ、切断、溝入れ）が必要な加工プロジェクトには、CNC旋盤が理想的な設備です。リーマ加工、カウンターボア、面取り、ねじ切りにも使用できます。ただし、ワークピースが厚くなるほどCNC旋盤の精度は低下することに注意してください。

詳細: CNC旋削とは？

#4 CNCレーザー切断機

CNCレーザー切断機は、CNCミルと同様のタイプの形状やフィーチャーを加工できます。しかし、レーザービームを使用して切削操作を行う点で、フライス加工の対応機種と異なります。

レーザービームは高強度光の柱です。ワークピースに焦点を合わせると、カットが作成されるまでワークピースを溶融させます。CNC技術が、レーザー切断ヘッド（およびレーザービーム）の動きのシーケンスを制御し、望ましいカスタム部品が作られるまで続けます。

CNCレーザー切断機は高い切削精度を提供し、金属、プラスチック、堅木など幅広い材料の切削に適しています。さらに、その極めて高い精度により、ブランド名やロゴをCNCフライス加工または旋削加工部品に加工するのに最適です。

詳細: CNCレーザー切断機とは？

#5 CNCプラズマ切断機

画像提供: Steve Brown Photography, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons経由

CNCプラズマ切断機も、レーザー切断機のように高い切削精度と幅広い材料互換性を提供します。レーザー切断機と異なるのは、プラズマトーチを使用して切削操作を行う点のみです。

プラズマトーチは、最大50,000°F（約27,760℃）の温度に達する高出力プラズマ（または帯電ガス）を生成します。この莫大な熱エネルギーは、電気伝導性がある限り、あらゆる材料をシームレスに切断します。

#6 CNC放電加工機（EDM）

CNC放電加工機は、スパークCNC工作機械としても知られ、金属工具からの電気火花を使用してワークピースを望ましい形状に切削します。プラズマ切断機と同様に、放電加工機もワークピースが電気伝導性であることを要求します。この厳格な要件は、金属工具が電極として機能し、電気伝導性材料のみを分解できるためです。

放電加工機は、難削金属（高炭素鋼、焼入れ鋼など）へのマイクロスロット、穴、角度付きフィーチャーの加工に最適です。

詳細: EDMとは？

#7 CNCウォータージェット切断機

画像提供: Steve Brown Photography, CC BY 3.0, Wikimedia Commons経由

名前が示す通り、CNCウォータージェット切断機は、高圧水ジェット（または水と研磨材の混合物）を使用して材料を切断します。コンピュータ数値制御技術が、水ジェットの動きのシーケンスを制御し、望ましい完成部品を作成します。

CNCウォータージェット切断機は、工作機械工具を不要にするという点で、CNCプラズマとレーザー切断機と似ています。しかし、プラズマとレーザー切断機とは異なり、CNCウォータージェット切断機は、アルミニウムやプラスチックのような低熱抵抗材料に特に適しています。「低熱抵抗」とは、高温に曝露すると溶けやすい材料を指します。

#8 CNC研削盤

CNC研削盤（または研削機械）は、回転砥石を備え、ワークピースから材料を切削して、あなたの仕様を満たす製品を作成します。これらの工作機械は、砥石の温度をチェックし、加工部品の精度に影響を与える可能性のある変化を補正するインテリジェントな熱制御システムも備えています。

これらすべての利点により、CNC研削盤は高精度製造用途に最適です。例えば、トランスミッションシャフト、カムシャフト、精密な表面仕上げを必要とするその他の複雑な部品の高品質金属ワークピースを作成するために、CNC研削盤を使用できます。

詳細: 表面仕上げと表面粗さチャート

#9 CNC穴あけ盤

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CNC穴あけ盤は、従来の穴あけ盤と非常に似ています。回転切削工具を使用して、固定ワークピースに穴を作ります。しかし、CNC穴あけ盤はCNC技術に依存するため、従来の穴あけ盤より精度が高く、汎用性があります。

例えば、CNC穴あけ盤は±0.001mmという厳しい公差で穴を作成できます。金属、プラスチック、木材など幅広い材料と互換性があります。さらに、最近のCNC穴あけ盤技術にはツールタレットが装備されており、複数のドリルビットを受け入れ、製造中にビットを素早く切り替えられます。

ハブ、ギアブランク、機械加工シャフトの製造をお考えなら、CNC穴あけ盤を選択すべきです。

#10 6軸CNC工作機械

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CNC工作機械の軸とは、CNC切削工具（またはワークピース）が加工部品を作成するために移動できる独立した方向の数を表します。例えば、3軸CNC工作機械は通常、X軸（垂直）、Y軸（水平）、Z軸（深さ）に沿って動作し、ワークピースを加工して完成部品を作成します。

しかし、近年CNC工作機械技術は6軸機能を含むよう進化しました。6軸CNC工作機械は、3軸工作機械の3軸直線運動に、X軸、Y軸、Z軸周りの回転を組み合わせます。これにより、切削工具が複数の平面で材料表面に垂直な状態を保ち、複雑な部品の作成が可能になります。

機械技師がCNC部品製造に熟練していれば、6軸工作機械はほぼあらゆる複雑な設計を製造できます。

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注: この記事は2021年6月に最初に公開され、2022年5月に更新されました