CNC加工：従来工法に対する主要メリット

Fairlawn Toolの最新鋭Crippa CNCチューブ曲げ機

製造業界は、かつてエンジニア操作のルーター、整形機、立フライス盤、センター旋盤などが使用されていた作業を含め、コンピュータ数値制御（CNC）加工に大きく依存しています。CNC工作機械の多くのメリットにより、オペレータ必須の設備が一部完全に置き換えられています。多業種のメーカーが、製造・加工用途でCNC加工のメリットを選択しています。ルーター、グラインダー、センター旋盤、立フライス盤、整形機で通常生産されるアイテムを、大量に効率的・迅速・精密に生産する能力を提供します。

コンピュータ数値制御は、従来工法に対していくつかの財務的・生産的メリットを提供します。手動旋盤加工では、例えば、機械ごとに熟練技術者が必要ですが、CNC加工では1人の熟練者が複数の機械を操作できます。

CNC加工は、ビジネスと一般環境の一部となる幅広い金属・プラスチック要素を生産します。多くの業界で正確・一貫・複雑な切削が必要です。主な業界には：

• 航空宇宙
• 農業
• 自動車
• 建設
• 歯科
• 電子機器
• 火器
• ホスピタリティ
• 製造（全タイプ）
• 金属加工
• 軍事
• 生産
• 出版
• 輸送

最初のCNC工作機械は1940年代に米空軍の技術者たちによって開発されました。初期の機械はパンチカード技術をドライバーとして使用し、それが今日のデジタルソフトウェアへと進化しました。CNC加工は、多くの用途で超精密な結果を大量に生産できる能力により、急速に普及しました。CNC加工のコンピュータ化側面が、詳細で一貫した結果をもたらします。

Fairlawn Toolは経験豊富な地元CNC加工プロバイダーです。このプロセスについてよく頂く質問への回答をご覧ください：

1. CNC工作機械とは

コンピュータ数値制御加工は、メーカーが機械加工部品、製品、アイテムを生産するために主に使用するプロセスです。CNC工作機械がこのプロセスを実行します。

CNC工作機械とは、旋盤、ルーター、グラインダー、フライス盤などの工作機械ツールをコンピュータ数値制御で利用する機械です。コンピュータ数値制御は、機械を制御するソフトウェアの種類において一般的なPCとは異なり、Gコードと呼ばれる特定のCNC工作機械言語で特別にカスタマイズ・プログラミングされ、速度、位置、協調、送り速度などの機能を精密に制御できます。

専門ソフトウェアがコンピュータ化加工を駆動します。ソフトウェアにはカスタマイズされたGコードが含まれ、協調、送り速度、位置、速度などの要素を精密に制御する言語を可能にします。Gコードを組み込んだソフトウェアは、洗練されたデスクトップのようなコンピュータ内にあります。

コンソールの1人のプログラマーが、旋盤、グラインダー、ルーター、フライス盤、整形機の複数のオペレーターに相当する機械作業を指示できます。コンピュータ化・自動化された加工手法は、人間オペレーターと従来機械では通常効率的に行えないリーチ、保持、その他のアクションを実現できます。

製造業は、大量の金属・プラスチック部品を複雑な形状で必要とするため、CNC加工を特に有用と見なしています。多様なCNC工作機械は、困難な角度に調整可能な複数軸を持つ利点があり、難削材の管理を支援します。

基本機械は、X軸とY軸に沿った切削工具を備え、それぞれが独立してかつ同時に動作可能。高度な機械では最大5軸を持ち、同様に動作し、部品を回転・反転させる能力があります。例えば、Z軸は上下に動きます。

CNC工作機械は、複数の切削を必要とする作業を自動化できます。ルーターまたはスピンドルが切削工具を回転させ、通常はドリルビットに類似。真のドリルビットは先端のみで切削しますが、ルータービットのほぼ全体が材料を切削します。

CNC工作機械のプログラミングは、オブジェクトを生産するために必要な全ての精密・高速動作を組み込み、詳細なカスタマイズを可能にします。CNC加工は、金属部品だけでなくプラスチック部品の製造手段としても人気が高まっており、手作業ではほぼ不可能な複雑な形状の製造をメーカーに可能にします。多くの業界、特に製造業が、金属・プラスチックおよび必要なあらゆる加工プロセスを含む生産ソリューションとしてCNC加工のメリットを求めています。

2. CNC加工は従来工法より優れているか？

CNC加工と従来加工は同じ最終目標を目指し、両方とも金属またはプラスチックの原材料から始めて部品に成形します。最も基本的な違いは、CNCの自動化と従来の手動性質です。速度、生産率、精度は、CNC加工が従来加工に対して持つ主なメリットの一部です。

CNCでは、熟練従業員がソフトウェアをプログラミングして部品を切削。従来では、熟練従業員が機械のセットアップと操作の全ステップを実行。手動状況では、高度に熟練したオペレーターがギアも設定しなければなりませんが、CNC加工ではギアを使用しません。

従来工法は通常コストが低く、少量案件に使用されます。CNC加工は通常大量生産に用いられ、小規模案件ではコスト効率が良くありません。

仮想的な部品を想像してみてください。例えば、凹面と凸面のアーク、インチとメトリックのネジ、異なる角度の2つのテーパーが必要なコンポーネント。自動CNC工作機械なら3つの工具で部品を切削できますが、従来機械なら5つの工具と、間違いなくより多くの時間を必要とします。

ほとんどの加工ジョブで従来とCNCの両技術が利用可能です。これらの技術には以下が含まれます：

• ドリル： ビットが回転して材料に接触。
• 旋盤： 材料ブロックがドリルビットに対して移動、通常は横方向の動き。
• フライス盤： 回転切削工具がストックユニットから材料を除去。

新しいCNC加工技術には、あまり一般的でないタイプが含まれます：

• 電気/化学： 電子ビーム、電気化学、放電、光化学、超音波などの特定の加工スタイルで材料ブロックを切削。
• その他： レーザー、酸素燃料、プラズマ、ウォータージェットなどの切削媒体を用いる、あまり一般的でないCNC加工手法。

CNC加工で最初に起こることの一つは、コンピュータ支援設計（CAD）ソフトウェアを使用して最終コンポーネントの2次元または3次元モデルを生成することです。そのコンポーネントのプロトタイプ画像がソフトウェアに入力され、コンピュータを通じて動作し、モデルと同一のアイテムを生産するよう加工ツールを指令します。

コンピュータがCNC加工用の新しい画像を読み込むと、そのモデルを何度でも呼び出して同じものをさらに生産できます。これはCNC工作機械のさらなるメリットです。この技術は、.0001インチ以内の加工精度を達成するよう設計されています。

従来および非従来のCNC加工手法は、多様な材料を含む多数のジョブに採用されています：

• アルミニウム
• 真鍮
• 銅
• 発泡材
• 繊維強化プラスチック
• プラスチック
• ポリプロピレン
• 鋼鉄
• チタン
• 木材

全てのビジネスが異なるニーズを持つため典型的なプロジェクトを説明するのは困難ですが、これらはCNC加工で頻繁に完了する20の切削作業です：

• 穴あけ（ボア）
• 輪郭加工（コンター）
• 切断
• ドリル
• 彫刻
• 面取り
• 研削
• 溝切り
• ローレット
• 旋盤
• フライス
• パンチ
• せん断
• 整形
• スタンピング
• タップ
• テクスチャ
• ねじ切り
• 旋削
• 溶接

この短いリストの中でも、CNC工作機械の多くのメリットがわかります。CNC工作機械が適さない明らかな状況は、シンプルな金属形状を必要とする非常に小規模なオペレーションの場合のみで、その場合CNC工作機械はコスト面で大きなメリットをもたらしません。

3. CNC工作機械のメリットとは？

金属部品とコンポーネントの製造計画を担当する誰もが、CNC加工を使用することでどんなメリットを得られるか知りたいでしょう。ビジネスと製品の種類は異なりますが、CNCのメリットは明確です。

CNC加工のメリット

精密コンポーネント： デジタルテンプレートとCNCの自律加工は、人間のエラーを実質的に排除し、1/1000インチの精度を達成。

信頼性の高い耐久性： CNC工作機械は毎日、週末、休日も24時間稼働。必要なメンテナンスや修理のみで停止。

高生産性と拡張性： 設計パラメータと仕様がCNC工作機械に入力されれば、大量生産を一貫して実行し、柔軟な拡張性を提供。

より多くの能力： 高度な設計ソフトウェアと組み合わせると、CNC工作機械は手動機械では再現できない出力を創出。最も優秀なエンジニアでも、従来機械ではCNC工作機械で高度なソフトウェアができることはできません。これらの機械は、必要なあらゆるサイズ、形状、テクスチャを生産可能。

少ない労働力： CNC加工は生産タスク実行に必要な人員が少ない。1人の熟練オペレーターが複数の自律CNC工作機械を稼働させ、1人のプログラマーが必要な設計をロード可能。手動機械には、機械ごとに少なくとも1人の熟練オペレーターと、通常グループのスーパーバイザーが必要。人件費の節約分を顧客に還元し、競争優位性の達成を支援。

均一な製品： CNC工作機械のメリットを従来機械より選ぶと、CNCアウトプットは完全に一致。最も才能あるエンジニアでも従来機械ではコンポーネントにわずかなばらつきが生じます。CNC工作機械では、各部品がプロトタイプの正確な仕様と完全一致。

コスト削減： 高速、効率、専門化、精度、そして何より少ない労働時間の総合的結果が、ビジネスの収益改善につながります。コスト削減は、競争優位性の創出とビジネス再投資に活用可能。コスト節約または収益増大は、CNC加工の人気メリットの一つ。

頭痛の種が減少： 手動加工には多くの良い目的がありますが、人間的要素の影響を常に受けやすいです。人員不足、病欠、休暇、期待通りに機能しないオペレーターなどの時期に生じる財務的・文化的頭痛の種をご存知でしょう。CNC加工はこれらの懸念事項をほぼ排除。

より良い安全性： 迅速な生産プロセスと一貫した部品に加え、より安全な環境が実現。CNC工作機械の操作にもオペレーターは関与しますが、鋭利なツールから距離を置いて操作するのに対し、従来の手動旋盤、ドリル、パンチ、その他ツールのオペレーターは刃物と直接接触します。

設計保持： 一度設計がCNC加工ソフトウェアにロードされ、完璧なプロトタイプが作成されると、プログラムは容易に設計を取り出して再実行し、オブジェクトを再作成できます。マスターファイルにより、機械オペレーターの変更など外部要因に関わらず、CNC加工プロセスが毎回完璧な一致を生産。また、紙、USBフラッシュドライブ、ディスク、他のコンピュータなどに存在する設計バージョンを管理する必要がありません。

低メンテナンス： Gコードベースのソフトウェアは必要に応じて自動更新され、CNC工作機械は一般的に、適切な間隔で切削工具を交換し、軽い清掃を行う以外に多くのサービスを必要としません。定期メンテナンスのいずれも専門サービスを必要とせず、コストを節約。

汎用性： CNC加工自体が、想像できるほぼあらゆるコンポーネントを創出。一部のモデルには、タッチスクリーンや自動工具交換装置など、生産プロセスをさらに迅速化・シンプル化する特別機能とアクセサリーが搭載。

木工協会が会員（キャビネットメーカー、建築用木材生産者など）を調査。彼らの大多数が、業界内でのCNCメリットと利点に同意しました。

• 加工精度の向上
• 複雑なタスク・詳細の実現
• 製造における柔軟性の創出
• 安全性の向上
• 生産量の増加
• セットアップ・切り替え時間の短縮

金属部品がどう加工されているか調べていないなら、CNC加工を使用しているかどうかを確認する価値があります。CNC工作機械には多くのメリットがあります。貴社のメーカーがCNCを使用していないなら、なぜなのかを調べ、変更を検討してみてはいかがでしょうか。

4. CNCのデメリットとは？

CNCのデメリット

CNC加工は最も安価な選択肢ではありません。これは当初デメリットに見えるかもしれません。しかし、コストは長期的な節約、効率、顧客維持、品質と信頼性の評判への投資です。

最初の生産ランは、その後のものより高コストになります。多くの企業が、CNC加工サービスを信頼できるベンダーに依頼しており、これは多くの業界の多くのビジネスでうまく機能します。

一部の技術者がCNC工法で感じるもう一つのデメリットは、従来の手動スキルを陳腐化させる方向で働くことです。それらと共に、旋盤、フライス盤、ドリルなどを手作業で操作するために長年の訓練を通じて開発された数学と科学のスキルも失われます。

CNC加工はあらゆる種類のビジネスに素晴らしい新しい機会を創出しましたが、従来加工の減少、そして最終的には一部の失業にもつながりました。しかし、ほとんどの専門家は手動スキルが陳腐化するとは考えていません。実際、一部は従来加工が小規模・専門プロジェクトを通じて繁栄し続けると考えています。

5. CNC加工は私に適しているか？

CNC加工は、デジタルファイルからプロトタイプを作成する2つの一般的な方法の一つであり、製造業や他業界でもよく使用されます。もう一つの方法は3Dプリンティング技術で、溶解堆積モデリング（FDM）を使用して部品や製品を作成。FDM以外にも、3Dプリンティング技術にはステレオリソグラフィー（SLA）、選択的レーザー焼結（SLS）、選択的レーザー溶融（SLM）が含まれる場合があります。

3Dプリンティング技術にCNC加工よりメリットがあるか疑問に思うかもしれません。答えはいくつかの要因に依存し、いくつかの質問につながります：

1. どの種類のオブジェクトを生産するか？

2. 必要なピースはどのくらい複雑か？

3. 製品製造にどの材料が関わるか？

4. 期待される数量は？

5. どのタイムラインで作業しているか？

一般的に、3Dプリンティングはプロトタイプ生産に使用され、CNC加工と比較して相対的に低速です。そのため、大量生産には効率的ではありません。

FDM技術は底から上へ構築するのに対し、CNC加工は材料ブロックから切削・穴あけで形状を創り出します。

FDMには軸角度による制限がありませんが、CNCには扱える材料の種類に制限がありません。CNC加工はほぼあらゆる形状を創出可能ですが、3Dプリンティングの能力は、実用的なフィラメントに適応された材料に限定されます。

両技術は進化し改善し続けますが、3Dプリンティング企業でさえ、両者が共存し、製造プロセスの一環として互いを補完し合うと認めています。

CNC加工は、大量製品に対して優れた精度・正確さ・速度を提供し、ほとんどの状況で正しい選択となります。競争の激しい業界のビジネスは、効率性・一貫性、そして精度・正確さを通じて優位性を獲得します。

CNC加工は製造プロセスを自動化するため、作業員の不注意、休暇、エラーがオペレーションを遅らせる心配がありません。複雑な多次元金属・プラスチック部品をあらゆる形状・サイズで継続的に生産できます。

CNC加工では、他のどの方法よりも速く、クリーンに加工タスクを実行でき、期待される品質が確実に納品されるため、長期的な収益にメリットがあります。

CNC加工は、ファスナー、プレート、ノズル、バルブ、パネルなどの汎用品を使用する大多数の企業に対応しつつ、各ビジネス固有のニーズに合わせた設計のカスタマイズも可能。自動化技術は数百万種類のプロジェクトに対応。いくつか例を挙げると：

• 歯科インプラント
• テクスチャ付き手すり
• 軍事防衛
• 自動車シャフト
• 携帯電話など電子部品
• 火器部品
• 金属への印刷スタンピング
• パンチ穴

各ビジネスは、おそらくCNC加工を節約・品質・効率の観点で正しいものにする、独自のプロジェクトリストを持っています。

金属加工部品の速度、精度、正確さが重要なら、CNC工作機械が適しています。作業員の不注意、休暇、エラーでオペレーションが遅れる心配なく製造プロセスを自動化したいなら、CNC工作機械が適しています。ビジネスで複雑な金属形状、特に立体形状を作る必要があるなら、CNC工作機械が適しています。CNC工作機械が適さない明らかな状況は、非常にシンプルな金属形状を必要とする極めて小規模なオペレーションの場合のみで、CNC工作機械がコスト相応の大きなメリットをもたらさないケースです。しかし、競争の激しい業界では、CNC工作機械が通常最良の選択です。

卓越性とのパートナーシップ

専門家がCNC加工についてアドバイスすることの一つは、良いショップを選んで協力することです。60年以上の金属加工経験を持つFairlawn Toolは、優れたソリューションとサービスを提供します。個別部品から完全組立品まで、高品質CNC加工のフルレンジニーズに対応。CNC工作機械のメリット・デメリットの検討をお手伝いします。

当社の加工専門分野には、穴あきシートと単品の両方に対応する完全なタレットパンチング機能スイート、金属スタンピング、ロボット・手動溶接、金属成形・曲げ、チューブ加工・曲げ、精密板金加工が含まれます。また、CNCチューブ曲げプロジェクトでCrippaチューブ曲げ機を使用する米国の数少ない企業の一つです。このユニークな機械により、単一サイクルで近接形状を創出し、チューブ曲げが毎回仕様を満たすことを保証します。

Fairlawn Toolの社内能力により、複数業界のプロジェクトを実行するために必要な全てのスキル、設備、専門知識が得られます。アメリカ拠点の受託メーカーとして、多くの企業にカスタマイズソリューション、大口受注対応、機械・業界・タスクの全範囲での支援を提供しています。

Fairlawn Toolは東海岸を中心に、コスト削減、生産迅速化、一貫性・精度の高い製品をもたらす選択肢でサービスを提供。近いうちに、次回プロジェクトでどう協力できるかご相談できることを楽しみにしています。今すぐCNCと従来加工についての詳細情報をお問い合わせください。無料・無義務のお見積もりをご依頼ください！

2018年1月3日更新