2021年注目のCNC加工トレンド5選

コンピュータ数値制御（CNC）加工は、コンピュータ制御と工作機械を用いて材料の層を削除し、所望のパーツを生産する減法製造プロセスであり、最も一般的に使用される製造技術の一つです。しかし、実は18世紀に開発された技術に基づいています。

18世紀半ばの産業化の始まりには、CNC加工の技術的前身が見られました。しかし、冷戦時代になるまで技術は自動化されず、CNC加工手法が完全に実現されることはありませんでした。ついに1952年、Richard Keggが「シンシナティ・ミラクローン・ハイドロテル」を開発し、これが最初の現代的CNCフライス盤と見なされています。

CNCフライス技術は、急速に発展するコンピュータと製造技術と共に、毎年進化し新たな用途を見出しています。そして、「スマート」技術のブームやCOVID-19パンデミック（および消費者行動への継続的影響）といった混乱の中で、製造業者は生産性と柔軟性の向上、コスト削減の方法をますます模索しています。

この課題には新技術の広範な採用が必要であり、その中には来年に業界全体で定着する可能性のあるものもあります。以下の5つのトレンドは目前に迫っており、2021年のCNC加工の方向性をほぼ確実に形作るでしょう。

1. より多くの軸による更なるコスト削減

従来のCNCマシンは3軸での直線運動を特徴とします。多くのマシンに可動ベッドが搭載されるようになりましたが、3軸フライスセンターではベッドが静止し、カッター自体が動きます。通常、3軸マシンではベッドが2軸に沿って直線的に動き、スピンドルが第3軸に沿って上下します。4軸マシンは回転軸を組み込むことで、より詳細な切削を可能にします。

通常、第4軸ロータリーはマシンテーブルに取り付けられ、パーツは第4軸ロータリーの面に取り付けられます。これにより、4軸マシンは医療機器や複雑な形状のパーツ製造に適しています。

最後に、5軸マシンはフライス加工能力の頂点です。これらのマシンはマイクロマシニングを可能にし、比類なき速度で極めて詳細な切削ができます。3つの直線軸と2つの回転自由度で構成されます。4軸と5軸CNCマシンは数年前から市販されていますが、最近になってようやく多くの製造業者にとって財政的にアクセス可能になりました。

さらに、レガシーCNCマシンは、より多くの軸を持つよう改造できます。より大きな傾斜と回転を可能にするトライユニオンを追加することで、3軸マシンを容易に5軸マシンにできます。これによりマシン能力が向上し、より少ないセットアップで多くの操作が可能になります。

各セットアップには追加の操作、材料、時間、エラーの可能性が伴うため、セットアップ削減は直接的なコスト削減につながります。同時に、多軸マシンの普及により、小型CNCマシンの価格が全般的に下がり、フライス加工が小規模事業者やホビストにもよりアクセスしやすくなっています。

2. 工具保持のユニバーサルソリューション

固定が難しい、または容易に変形する可能性のあるプロジェクトを固定するために使用される真空治具や真空プレートは、従来プロジェクトごとにカスタムメイドされてきました。その結果、かなり高コストで、ほとんどの製造チームは厳密に必要でない限り使用を避けてきました。

しかし、Pierson SmartVacやBlue Photon UVワークホルディングシステムのようなユニバーサルベースの登場により、単一パーツを複数操作向けにカスタム構成することが可能になりました。カスタム治具のターンキー代替として、これらのツールにより、特定パーツを従来コストの一部で作れるようになりました。

Matrix Innovationsは、ユニバーサルソフトジョーという類似ソリューションを創出しました。これもカスタマイズ可能で、繰り返し操作に使用できます。真空テーブルと再利用可能なソフトジョーにより、複雑なCNC加工プロジェクトをはるかに安価に完了できるようになりました。

3. ロボティクスの活用拡大

ロボットは長らくCNC加工で使用されてきましたが、協働ロボット（コボット）が広く採用されるようになったのは最近のことです。産業用ロボットとは異なり、コボットは人間の作業者と密接に協働するよう設計されています。直感的に動作するようプログラムされ、手動の動きで意図した操作を教えることさえできます。

コボットの採用は、ロボットビジョンシステムの進歩により急速に加速しています。テスラ車が車両や歩行者を認識するビジョンシステムを持つように、ビジョンシステムをコボットに取り付け、見る、認識する、ピックする、プレースする、を機械工場で教えることができます。

これらのロボットは最小限のプログラミングと訓練で済むため、驚くほど汎用性が高く、立ち上げに多大な時間投資をほとんど必要としません。この技術により作業員の生産性向上と、ヒューマンエラーの可能性低減による長期的なコスト削減が期待されます。さらに、機械学習機能がロボットシステムに組み込まれるにつれ、一部の専門家はコボットが近い将来さらに効果的な職場の協働者になると予測しています。

4. 労働力育成の進歩

工作機械メーカーは、標準マシンプラットフォームに3D CADビューアを組み込むことが増えています。この画面は操作セットアップと進行の主要な視覚ガイドとして機能し、トラブルシューティング動画を含めるよう設定することもできます。

このソフトウェアのCNC加工機器への統合は、労働力育成の改善だけでなく、既存従業員の有効性と効率向上にも役立ちます。さらに、この技術は初期コストが高いものの、オペレーターエラーを減らすことで長期的にはコスト削増につながる可能性があります。

5. CAD/CAMソフトウェアの進歩

わずか過去5〜10年で、CAD/CAMはますます民主化されました。かつて法外に高価だったソフトウェアが、今ではより安価であるだけでなく、よりアクセスしやすく、直感的、ユーザーフレンドリー、強力になっています。このアップグレードされたCAD/CAMソフトウェアにより、効率と精度の向上、さらにはさらに革新的なワークフローが可能になります。

さらに、CAD/CAMソフトウェアは、マシンプラットフォーム、モデルベース定義（MBD）ソフトウェア、3Dビューイングシステムなどとの無数の統合を提供します。これらの統合により、ユーザーエラーの可能性が減り、CAD/CAMソフトウェアのアクセス性が高まります。

CNC加工の未来

CNC加工におけるこれらの発展は、2021年以降、この技術をよりアクセスしやすく、より信頼性の高いものにすることを約束します。さらに、これらのトレンドによりカスタムプロジェクトをより容易かつ低コストで迅速に完了できるようになるため、CNC加工はこれまで以上に高い俊敏性を提供します。これは、高まる消費者期待がオンデマンド製造の台頭を促す中で、重要な競争優位性となります。

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