CNC プログラミングの解説:機械が複雑な部品の精度を達成する方法

CNC マシンは信じられないほど正確であることに異論の余地はありません。人間の髪の毛の 4 分の 1 の幅 (0.001 インチ) を正確に切断できるため、現代の機械工場では不可欠なものとなっています。

しかし、単にそのような偉業を達成する能力を持っているだけでは、話の半分にすぎません。適切な自動化された「コンピュータ数値制御」（または CNC）、つまりこれらのマシンを非常に優れたものにするコード化されたプログラム命令がなければ、マシン自体は役に立ちません。

CNC マシンは、手動、会話型、CAM システムの 3 種類の CNC マシン プログラミング方法のいずれかを使用しますが、今日私たちが焦点を当てているのは、最も多用途で正確な CAM システム プログラミングです。なぜですか？そのプログラミング タイプは、CNC 加工部品の精度が重視される場合に使用されるためです。

G コードと M コード:魔法を実現する

プログラムは、CNC マシンに何を行うかを指示するコード シーケンスです。 G コードと M コードの両方で構成されるプログラミング言語は CNC 機械を制御し、正確で再現性のある部品製造を可能にします。 G コードと M コードの詳細については前の記事で説明しましたが、ここで基本を復習しておくと役立ちます。

G コードは、工作機械にどこに行くか (特定の幾何学的位置) とコマンドの内容 (「急速な動き」など) を伝える、アクションのマスターであると考えてください。 M コードは機能のオーガナイザーであり、機械にタスク (「スピンドルの回転を開始する」または「冷却剤をオフにする」) を与えます。

したがって、「G00G58X-120.Y-5」と「M82」のプログラミング コードは、素人目にはナンセンスに見えるかもしれませんが、機械部品の最終品質に不可欠な特定の方向性を提供します。

重要な注意点として、プログラミングだけでは品質を保証できないということです。 CNC マシン センターを最高の状態で稼働するには、適切なツールと熟練した機械工が必要です。

ソフトウェアはどのように動作しますか?

信頼性の高い CNC マシン コードを作成するために、エンジニアはコンピューター支援製造 (CAM) プログラミング ツールを使用します。一般的な例の 1 つである業界標準の Mastercam® は、エンジニアからの入力を受け取り、プロジェクトに適切な G コードと M コードをポストプロセッサ (Mastercam にリンクされた別個のソフトウェアを備えています) に出力するソフトウェアです。

一部の M コードはマシン固有であるため、マシンに応じて異なるポスト プロセッサーが存在します。ただし、エンジニアの作業を容易にするために、Mastercam プログラムがすべてのマシンにポストアウトされると、各 CNC マシンのコードが自動的に更新されます。

「手動プログラミング」は CAM システム プログラミングほど現代的ではないと述べたことを覚えていますか?場合によっては、調整が必要な場合、機械工は CNC マシニング センターでプログラムを手動で編集し、G コードまたは M コードを物理的に入力する必要があります。もちろん、それにはプログラミング、部品の印刷、それぞれの特定のマシン、および特定のコーディングに関する全体的な知識が必要です。重要なのは、CNC プログラミングは、指導や専門家の目なしに単に機械の「スタート」ボタンを押すだけの問題ではないということです。

安全な治具 =サイクルタイムの短縮

ワークホールディングは、多くの人が考えているよりもプロジェクトの加工に大きな影響を与えます。エンジニアは、プログラムがどの程度積極的になるか (ツールがどのくらい速く動作するか) を決定する前に、治具 (手動または完全油圧の可能性があります) と生産量を評価する必要があります。ワーク保持がより安全で剛性が高ければ高いほど、切削工具はより積極的に動作することができます。ハイエンドの治具は頑丈であるため、切削工具はすぐに表面フィート/分 (SFM) とチップ負荷の上限まで押し上げることができます。

プログラミング:プロセスの最終部分

多くの人はプログラミングを CNC 加工プロセスの開始ステップとみなしているかもしれませんが、実際にはそれは最終ステップです。

エンジニアの時間の大部分は、Mastercam ソフトウェアによってコードが生成される前に費やされます。正しいコードを取得するためにエンジニアがソフトウェアに入力する内容は次のとおりです。

• 加工中の材料
• マシンタイプ
• 部品公差
• 公差を達成するために必要な工具
• サイクルタイム
• 表面仕上げ
• 器具の設計

これらすべてを最初に決定する必要があるため、CNC マシンのプログラミングが製造現場に投入される前に、プログラミングがプロセスの最終ステップになります。

プログラミングの品質をチェックする方法

プロジェクトの開始時に、顧客は鋳造部品と完成した機械加工部品の両方の CNC 機械工場 CAD (コンピュータ支援設計) モデルを送信します。プログラミングをテストするために、Mastercam ソフトウェアは、すべてのツールが必要な場所に移動し、本来の動作を実行することを検証します。生の鋳造モデルを仮想的に加工して CAM 完成部品モデルを作成し、実際の顧客の部品モデルと照合します。プログラマが自分の作業を再確認できるように、相違点があれば強調表示されて比較されます。

別のチェックとして、製造現場の経験豊富な機械工が最初の部品に対して「工具の予行運転」を実行し、設計が実践を満たしていることを確認します。機械工はプログラムを実行しますが、オペレーターが部品を見ながら工具を使用して部品の前の空気を「切断」します。これは、各工具に十分なマイナスの摩耗を加えて部品との接触を防ぐことによって行われます。このようにして、ツールをパーツに近づけて、かみ合わずに動きを確認します。

これにより、機械工は予期せぬ公差の積み重ねなどの問題を発見できるようになります。たとえば、クランプ周囲の機械加工アクセスは狭い場合があるため、これは重点分野となります。質問がある場合、オペレーターはプログラマーと会ってプログラムを確認し、ツールパスの変更を即座に行うことができます。経験豊富なプログラマーの高度な CAM ツールを使用すると、プログラムの 99% は最初から変更する必要がありません。

Mastercam プログラミング ソフトウェアからのこのスクリーンショットは、円形の灰色のツール ホルダーとツールが青いパーツを加工し、最近の切断による黄色の痕跡を残している様子を示しています。

その最初の部品は、部品の測定が行われるマシニング センターのベンチでオペレーターによる「初品検査」の品質検査も受けます。その後、工場の品質ラボに送られ、そこで品質エンジニアが CMM (座標測定機) で部品を実行し、部品の物理的な幾何学的特性を検証および測定します。

プログラマーになるためのトレーニング:プロセスを学ぶ

CNC マシンのプログラミング方法は多くの専門学校で教えられていますが、実地訓練に勝るものはありません。多くの店では実習期間を設けており、実践的なトレーニングが重視されています。さらに、Mastercam はトレーニング プログラムやオンライン ウェビナーも提供しています。

「コードはそれ自体を書くだけではありません。」まあ、それはある意味そうですよ！エンジニアが Mastercam に正しい情報を提供すると、ソフトウェアがコードを作成します。最も重要なのは、プロセスを適用し、部品の製造方法を知ることです。部品のプリントを確認し、切削工具、機械の種類、サイクル タイム、治具などを迅速に決定することは、時間が経つにつれて確実に行われます。そのような日々の知識を提供する教科書はありません。それは経験を通じて学ばなければなりません。

また、オペレータはエンジニアからプロセス トレーニングを受け、Mastercam の詳細を示し、ツールが何を行うべきかを正確に共有するため、スピンドルの前で過ごす時間がより生産的になります。

これは、CNC 機械工場の専門分野が要求の厳しい厳しい公差を伴う複雑なプロジェクトに取り組む場合、その品質基準について何かを物語っています。 Stecker Machine は、CNC マシン プログラミングを活用して、オペレーターが成功し、高品質で高精度の部品をお客様に提供できる最適な立場に置くことができます。

著者について

ダンは、Stecker Machine のマシンが高速に動作することを確認しています。彼は、最高の効率を実現するために切削工具とプログラムを最適化し、製造上の問題を修正し、新しい作業や製品の改善のための高度な工具を設計および選択します。トムは Stecker Machine の Mastercam 専門家です。彼はすべての CNC ミルのプログラミングを担当します。什器のデザインや制作サポートも行う。