2021 年に注目すべき 5 つの CNC 機械加工のトレンド

コンピュータ数値制御 (CNC) 機械加工は、コンピュータ制御と工作機械を使用して材料の層を除去し、目的の部品を製造するサブトラクティブ製造プロセスであり、最も一般的に使用されている製造技術の 1 つです。ただし、実際には 18 世紀に開発された技術に基づいています。

18 世紀半ばの工業化の始まりには、CNC 機械加工の技術的先駆けが見られました。しかし、技術が自動化され、CNC 加工法が完全に実現されたのは、冷戦になってからのことでした。最後に、1952 年に Richard Kegg が「Cincinnati Milacron Hydrotel」を開発しました。これは、最初の近代的な CNC フライス盤と考えられています。

CNC フライス加工技術は、急速に発展するコンピューターおよび製造技術とともに、毎年進化し続け、新しいアプリケーションを見つけています。また、「スマート」テクノロジーのブームや COVID-19 パンデミック (および消費者行動への継続的な影響) などの混乱の中で、製造業者はコストを削減しながら生産性と柔軟性を向上させる方法をますます模索しています。

この課題には、新しいテクノロジーを広く採用する必要があり、その一部は来年中に業界全体に定着する可能性があります。これら 5 つのトレンドは地平線上にあり、2021 年の CNC 機械加工の方向性を形作ることはほぼ確実です。

1.より大きなコスト削減のためのより多くの軸

従来の CNC マシンは、3 軸の直線運動が特徴です。現在、多くの機械には可動ベッドが搭載されていますが、3 軸ミリング センターは、カッター自体が移動しても静止したままです。通常、3 軸マシンでは、ベッドは 2 つの軸に沿って直線的に移動し、スピンドルは 3 番目の軸に沿って上下に移動します。 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、4 軸ロータリーは機械テーブルに取り付けられ、部品は 4 軸ロータリーの面に取り付けられます。このため、4 軸加工機は複雑な形状の医療機器や部品の製造に適しています。

最後に、5 軸加工機はフライス加工能力の頂点です。これらのマシンは微細加工を可能にし、比類のない速度で非常に詳細なカットを生成できます。これらは、3 つの直線軸と 2 つの回転自由度で構成されます。 4 軸および 5 軸の CNC マシンは何年も前から市販されていますが、多くのメーカーが経済的に利用できるようになったのはごく最近のことです。

さらに、従来の CNC マシンを改造して、より多くの軸を含めることができます。より大きな傾斜と回転を可能にするトラニオンを追加することで、3 軸加工機を簡単に 5 軸加工機にすることができます。これにより、マシンの機能が向上し、より少ないセットアップでより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、およびエラーの可能性が必要であることを考慮すると、セットアップの数を減らすことは直接コスト削減につながります。同時に、多軸加工機の普及により、小型の CNC 加工機の価格が全体的に引き下げられ、小規模な作業や愛好家がフライス加工を利用しやすくなっています。

2.ツーリングのユニバーサル ソリューション

固定が難しい、または変形しやすいプロジェクトを所定の位置に保持するために使用される真空治具または真空プレートは、従来、プロジェクトごとにカスタムメイドされていました。その結果、それらは非常にコストがかかり、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る傾向があります.

しかし、Pierson SmartVac や Blue Photon UV ワ​​ーク保持システムなどのユニバーサル ベースの導入により、1 つの部品を複数の操作用にカスタム構成することが可能になりました。カスタム フィクスチャのターンキー代替手段として、これらのツールを使用すると、特定のパーツを以前の数分の 1 のコストで作成できます。

Matrix Innovations は、同様のソリューションをユニバーサルソフトジョーの形で作成しました。これは、カスタマイズして繰り返し操作に使用することもできます。真空テーブルと再利用可能なソフトジョーを組み合わせることで、複雑な CNC 機械加工プロジェクトをはるかに手頃な価格で完了できます。

3.ロボット工学の使用の増加

ロボットは CNC 加工で長い間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ごく最近のことです。コボットは、産業用ロボットとは異なり、人間の労働者と密接に連携するように設計されています。直感的に動作するようにプログラムされており、手動で意図した操作を教えることができます。

ロボットビジョンシステムの進歩により、コボットの採用が急速に加速しています。テスラ車に車と歩行者を認識できる視覚システムがあるように、視覚システムをコボットに取り付けて、機械工場で部品を見て、認識し、ピッキングして配置するように教えることができます。

これらのロボットはプログラミングとトレーニングの必要性が最小限であるため、非常に用途が広く、事前に多大な時間を費やす必要はほとんどありません。このテクノロジーは、人的ミスの可能性を減らすことで長期的にコストを削減しながら、労働者の生産性を高めるのに役立つと期待されています。さらに、機械学習機能がロボット システムにますます組み込まれるようになるにつれて、一部の専門家は、近い将来、コボットがさらに効果的な職場の共同作業者になると予測しています。

4.従業員トレーニングの進歩

機器メーカーは、ますます 3D CAD ビューアを標準のマシン プラットフォームにインストールしています。この画面は、操作のセットアップと進行のための主要なビジュアル ガイドとして機能し、トラブルシューティング ビデオを含めるように構成することもできます。

このソフトウェアを CNC 機械加工装置に統合することで、メーカーは従業員のトレーニングを改善するだけでなく、既存の従業員の有効性と効率を向上させることができます。さらに、このテクノロジーには初期費用がかかりますが、オペレーターのエラーが減るため、長期的にはコスト削減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

ここ 5 ～ 10 年間で、CAD/CAM はますます民主化されました。かつては法外に高価だったこのソフトウェアは、今では手頃な価格になっただけでなく、よりアクセスしやすく、直感的で、ユーザー フレンドリーで、強力になりました。このアップグレードされた CAD/CAM ソフトウェアにより、効率と精度が向上し、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 表示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シビリティが向上します。

CNC 加工の未来

CNC 機械加工におけるこれらの開発は、2021 年以降、この技術をよりアクセスしやすく、信頼性を高めることを約束します。さらに、これらの傾向により、カスタム プロジェクトを迅速に完了することが容易になり、コストが削減されるため、CNC 機械加工はかつてないほどの俊敏性を提供します。これは、消費者の高まる期待がオンデマンド製造の台頭に拍車をかけているため、重要な競争上の優位性です。

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