CNC機械の歴史
製造と生産の現代の主力であるコンピューター数値制御 (CNC) は、最初の数値制御 (NC) マシンが登場した 1940 年代にさかのぼります。しかし、それ以前に旋盤が登場しました。実際、手作りの技術を置き換えて精度を高めるために使用される機械が 1751 年に発明されました。この概念が現代の CNC 製造会社の能力を引き継ぐまでには、しばらく時間がかかります。
CNC製造につながった機械加工技術は、工業化の始まりを示しました。今日の CNC 機械加工の定義は、より具体的です。これには、マシニング センター内の工具の動きを制御するプログラムを実行するコンピューターに 3D ファイルを入力することが含まれます。このプロセスは、切削工具の軸と回転速度から、部品の目的の寸法の達成まで、完全に自動化されています。
CNC マシンとは
CNC マシンは、複数のツール (ドリル、旋盤、およびフライス工具を含む) を組み合わせたシステムであり、マシンがそれらを選択して使用できるセルに組み込まれています。三次元部品を製造するように設計されています。最も単純な機械は、1 つまたは 2 つの軸で動きます。一方、より高度なシステムは、X 軸と Y 軸の動きを特徴とし、Z 軸で縦方向に移動できます。多くは回転動作が可能で、部品を自動的に反転させることさえできるため、手動の介入なしで材料をすべての面で切断できます.
CNC 作業の初期
このアイデアはしばらく前から存在していましたが、最初の数値制御の概念は 1949 年まで開発されませんでした。コンピューティングの初期のパイオニアであるジョン T. パーソンズは、マサチューセッツ工科大学で実施された空軍の研究プロジェクトの一環としてそれを開発しました。 （MIT）。研究所のサーボ機構研究所では、電動軸を使用してヘリコプターのブレードと航空機のより硬い外板を製造することを目的として、実験用フライス盤が製造されました。
ミシガン州トラバースシティにあるパーソンズ コーポレーションは、MIT とのコラボレーションよりも前に、最初のシステムに取り組むようになりました。パーソンズは、IBM 602A 乗数を使用して翼の座標を計算することができました。データポイントは、パンチカードをシステムに送り込むことにより、スイスジグボーラーに送り込まれました。事前にプログラムされた情報を使用して、ヘリコプターの部品を製造できます。これは、CNC 機械プログラミングの前身です。
このアイデアはさらに発展し、1952 年に Richard Kegg が (MIT と共同で) 28 インチの垂直スピンドル輪郭フライス盤である Cincinnati Hydro-Tel を導入しました。その商用導入には、「位置決め工作機械を備えたモーター制御装置」の特許が付属していました。初期のプロトタイプは、8 列の紙テープ、テープ リーダー、および真空管電子制御システムを使用して操作されていましたが、将来の開発の焦点となりました。
1940 年代と 1950 年代の初期の CNC マシンはパンチ テープを使用していましたが、これは電気通信とデータ ストレージで一般的に使用されていました。このテクノロジーは、アナログ コンピューティング テクノロジーに置き換えられました。 1960 年代から 1970 年代にかけて、デジタル技術が登場し、生産プロセスが自動化され、より効率的になりました。
パーソンズは彼の初期の仕事に対して授与されました。 1968 年には、数値制御協会から第 1 回ジョセフ マリー ジャカード記念賞を受賞しました。製造技術者協会は 1975 年に彼に名誉楯を授与し、パーソンズを「第 2 産業革命の父」と名付けました。
今日の CNC ファクトリーの進化
現在使用されている高度に自動化されたモーション コントロール システム メーカーは、以前の製品の 3 つの主要コンポーネントに基づいています。コマンド機能が必要です (デジタルまたはアナログ システム、カム フォロア、またはそれをアクティブにするためのフラップ ハンドル)。モーター、シリンダー、バルブ、クラッチなどの駆動/運動システム。エンコーダーなどのフィードバックを提供するシステム。初期の NC マシンでは、制御レベルはカムに乗っていました。次に、モーターが回転して機械を作動させますが、フィードバック ケーブルが壊れると、流体の流れを止めることができませんでした。
最新の CNC マシンは電子制御されているため、このシナリオはほとんどありません。最終結果がより予測可能になりました。また、金属、木材、プラスチック、グラスファイバー、フォームなど、あらゆる種類の素材を使用できます。
さらに、新しい形の機械加工が開発されました。 CNC 加工と同じ概念を使用して、電子ビーム加工、放電加工、光化学加工が含まれます。これらは、多くの場合、大量生産プロセスで使用される材料に応じて選択されます。レーザー、酸素燃料、ウォータージェット、プラズマ切断機も一般的です。
ラピッド プロトタイピングの構築
ラピッド プロトタイピングの視点は長年にわたって変化してきましたが、そのコンセプトは非常に最初のパンチ テープ、数値制御システムから適用されました。それ以前は、すべての部品が手作業で機械加工されていました。パンチテープシステムでさえ、プロセスに革命をもたらしました。今日では、使用する材料、経済性、および CNC 部品の複雑さに応じて、多くのプロトタイプ作成オプションから選択できます。
利用可能なツールと回転軸は、依然として CNC マシンを魅力的で非常に便利なものにしています。 3D プリントの出現により、これらの利点は限界を示し始めています。 3D プリンターは、内部コンポーネントを含む複雑な部品を製造できます。アプリケーションによっては、材料の選択肢が限られる場合があるため、特にプロトタイプの開発では、CNC システムが引き続き推奨されます。
今日の CNC 製造の重要性
従来の機械工の役割は急速に薄れつつあります。 21 世紀に入り、CNC スペシャリストの需要はますます高まっています。 Institute for Technical Trades などの組織は、機械工にこの分野の雇用主のために働くために必要なスキルを身に付けるためのトレーニングを提供しています。多くの業界で、仕事の見通しは堅調です。一部の人は、CNC 機器の操作などの技術系の仕事が、将来の募集職種の 40% を占めると予測しています.1
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ソース:
<オール>CNCマシン