高速CNC加工：生産時間を短縮する2つの実証済み方法

CNC加工時間の計算方法

最も基本的なルールから言えば、CNC加工時間は他の時間と同様、距離または長さを速度またはレートで割ったものです。加工プロセスの特性を組み合わせると、旋削、フライス、面取りなどの操作におけるCNC加工時間計算の一般式は以下の通りです。ここでの加工時間とは切削時間を指します。

T = L / (f × N)

N = 1000 × V / (π × D)

T = 加工時間

L = 切削長さ（mm）

N = 回転数（rpm、分あたりの工作物回転数）

V = 切削速度（m/分、メートル毎分）

D = 材料直径（mm）

f = 送り量（mm/rev、ミリメートル毎回転）

CNCフライス加工時間の計算

CNCフライス加工は、さまざまな断面のスロットやリブ、垂直/水平/傾斜平面の平面、回転面、螺旋溝などを加工できるプロセスです。フライス操作では、送り量が歯当たり（per tooth）で表される場合があり、工具の切れ刃数、歯数、フルート数を知る必要があります。

T（CNCフライス加工時間）

最終的に、T = L × パス数 / (f × N) = 331.79 × 5 / (2 × 111.46) = 1658.95 / 222.92 = 7.44分。

CNC旋削加工時間の計算

CNC旋削加工は、旋盤機械で単一ポイント工具を使用して旋削部品を製造する加工プロセスです。切削工具は、工作物の回転軸と平行または垂直な方向に直線的に送られるか、複雑な回転形状を製造するために指定された経路に沿って送られます。旋削における主運動は工作物の回転、副運動は送り運動です。

旋削プロセスのCNC加工サイクルタイムを計算または見積もる際、式もまた以下に基づきます：

T = L / (送り × N)

Lまたは長さ = （工具アプローチ + 工作物長さ + オーバートラベル）× パス数

Nは平均RPMを指し、1000 × 切削速度 / (π × 平均直径) に等しい。

CNC加工時間を短縮する2つの方法

マシニングセンターの加工補助時間とは、ワークピースの位置合わせ、工具セット時間、工具交換時間など、間接的な加工作業にかかる時間です。これらの機械的動作にかかる時間を加工補助時間と呼びます。では、マシニングセンターの補助時間をどう短縮できるでしょうか？ ワークピースの位置合わせと工具セットには、マシニングセンターでプロセス位置決めプラットフォームを使用できます。工具交換には、マシニングセンターで使用されるハット型工具マガジンや工具アーム型工具マガジンなど、工具交換速度の速い工具マガジンを選択できます。工具アーム型工具マガジンを選ぶことで、工具交換時間を節約できます。

プロセス位置決めプラットフォームで大幅な補助時間削減

1) プロセス位置決めプラットフォームは、ワークピース設置時のテーブル位置合わせとX/Y方向の工具セットを不要にします。従来の補助操作と比較して、補助時間を約90〜95%削減できます。工作機械の実効稼働率は、従来の補助操作での57〜68%から92〜96%に向上しました。高価なCNCフライス盤と加工センターの減価償却コストも削減できます。

2) 多数のワークピースをクランプでき、特に小型部品の加工に適しています。従来のワークピースクランプ方法では、ワークピース設置後に加工手順に従ってすべての加工作業を完了する必要があり、緊急加工時に他のワークピースに交換できません。汎用プロセス位置決めプラットフォームを採用すれば、ワークピースまたは治具の位置決め基準がプラットフォームの要件を満たす限り、加工が必要な他のワークピースをいつでも交換して加工できます。完了後、取り外したワークピースを中央に再配置・クランプして加工を再開できます。

工具マガジンのタイプも加工速度に影響

マシニングセンターには、ハット型、工具アーム型、同時型、フライングソーサー型など、さまざまな工具マガジンがあります。一般的な立形マシニングセンターではハット型と工具アーム型のみを使用します。工具アーム型マガジンは、ハット型工具マガジンと比較して工具交換時間を50%削減できます。量産には前者がより適しています。同時移動型工具マガジンとフライングソーサー型工具マガジンは、高速マシニングセンターおよびドリルタップセンター特有の工具マガジンです。高速工作機械の工具マガジンにも工具アーム型があり、これら2つの工具マガジンの工具交換速度はどちらも非常に速いです。