18 第 8 章:CNC

ユニット 1:CNC の概要

CNCとは？ CNC はコンピュータ数値制御です。 CNC は、ハンドホイールやレバーを介して手動で制御するのではなく、コンピューターによってエンコードおよび再生される正確にプログラムされたコマンドによって操作される工作機械の自動化です。

最新の CNC システムでは、コンピューター支援設計 (CAD) およびコンピューター支援製造 (CAM) プログラムを使用して、エンド ツー エンドのコンポーネント設計が高度に自動化されています。部品の製造に必要な一連のステップは高度に自動化されており、元の CAD 設計とほぼ一致する部品を製造します。

CNC マシンでは、オペレーターの役割は最小限に抑えられています。オペレーターは、コンピューターに命令プログラムを入力し、必要なツールを機械にロードするだけで、残りの作業はコンピューターによって自動的に行われます。コンピューターは、工作機械に、オペレーターから与えられた命令のプログラムに従って、さまざまな機械加工操作を実行するように指示します。

CNC 技術は、製図、組み立て、検査、板金加工などのさまざまな操作に適用できます。しかし、旋削、穴あけ、フライス加工、成形などのさまざまな金属加工プロセスでより顕著に使用されます。 、すべての機械加工操作を高速で実行できるため、大量生産が大幅に安価になります。

仕組み

CNCマシンは、要件に従ってジョブの金属を切断するためのプログラムが供給されるコンピューターで構成されています。実行されるすべての切断プロセスとすべての最終寸法は、プログラムを介してコンピューターに入力されます。このように、コンピューターは何をすべきかを正確に認識し、すべての切断プロセスを実行します。 CNC マシンはロボットのように機能します。ロボットはプログラムを供給される必要があり、すべての指示に従います。

ジョブの精度について心配する必要はありません。すべての CNC マシンは、非常に近い精度を満たすように設計されています。実際、最近ではほとんどの精密作業で CNC マシンが必須となっています。ジョブが終了したら、それを取り除く必要さえありません。機械がそれを行い、次のジョブを自動的に取得します。このようにして、マシンは 1 日 24 時間、多くの監視を必要とせずに製造作業を続けることができます。もちろん、最初にプログラムをフィードし、必要な原材料を供給する必要があります。

量産製造の黎明期から、寸法精度と生産速度を向上させる方法が模索されてきました。簡単に言えば、数値制御とは、文字、数字、および特殊文字のコードに基づいて製造機械を自動的に操作する方法です。それらが発展するにつれて、製造装置のデジタルコンピュータ制御の適用が実現されました。コンピュータはすぐに、工作機械を直接制御するために使用されました。集積回路は、個々の機械を制御するために使用される小型コンピューターにつながり、コンピューター数値制御 (CNC) の時代が誕生しました。このコンピュータ数値制御の時代は非常に洗練されており、ほとんどすべての段階で好まれる方法です

精密製造、特に機械加工。機械加工プロセスの主力である精密寸法要件​​は、コンピュータ制御システムの使用の理想的な候補です。コンピュータ数値制御は現在、他の多くのタイプの製造プロセスで使用されています。工作機械のコンピュータ制御の明確な利点は、工作物と切削工具の迅速で高精度な位置決めです。

今日、手動の工作機械は、コンピューター数値制御 (CNC) 工作機械に大きく取って代わられています。工作機械は手動ではなく電子的に制御されます。 CNC 工作機械は、ごくわずかな変動で何度も同じ部品を製造できます。最新の CNC マシンは、1 分あたり数百インチのトラバース送り速度で切削工具とワークピースを 0.0001 インチの精度で位置決めできます。プログラミングが完了し、ツーリングがセットアップされると、定期的なサービスと切削工具のメンテナンスだけで、試すことなく、昼夜を問わず、毎週毎週実行できます。これらは、何をするにも多くの人的介入を必要とする手動の工作機械よりも明らかな利点です。切削送り速度とスピンドル速度は、プログラム命令によって最適化できます。最新の CNC 工作機械にはタレットまたはベルトのツールホルダーがあり、中には 150 を超える工具を保持できるものもあります。ツール交換は 15 秒未満で完了します。

コンピュータ数値制御マシンは生産性が高いです。また、購入、セットアップ、および保守にも費用がかかります。ただし、それらの使用が適切に管理されていれば、生産性の利点によってこのコストを簡単に相殺できます。 CNC の最も重要な利点は、さまざまな作業を行うように機械をプログラムできることです。プログラム制御下でのツールの選択と変更は非常に生産的であり、ツールをジョブに適用するために無駄な時間がほとんどありません。

特定のタスクを達成するために開発されたプログラムは、1 つまたはいくつかのパーツの短期間の生産に使用される場合があります。その後、マシンは新しいジョブ用にセットアップされ、数百または数千の生産ユニットの長期生産に使用される場合があります。中断したり、元のジョブまたは別の新しいジョブに使用したり、すぐに長期生産に戻すことができます。これにより、CNC 工作機械は非常に用途が広く生産性が高くなります。コンピューター支援設計 (CAD) は、製品の設計と開発に好まれる方法になっています。 CAD と CNC の接続は論理的でした。コンピュータ部品の設計は、CNC 機械制御情報を開発するために使用されるプログラムに直接進むことができます。その後、CNC 製造機で部品を製造できます。コンピュータは、CNC プログラマーが特定の部品を製造するためのプログラムを開発するのを支援するのに非常に役立ちます。コンピュータ支援製造 (CAM) システムは現在、プログラミングの業界標準となっています。 CAD、CAM、CNC を組み合わせると、最大の能力が発揮され、手作業では非常に困難または不可能な部品を製造できます。

CNC モーションはデカルト座標系に基づいています。 CNC マシンは、CNC マシンで座標系がどのように定義され、システムがどのように連携するかを理解していなければ、うまく操作できません。

数値制御プログラミングを完全に理解するには、軸と座標を理解する必要があります。あなたが作る部品を考えてみてください。その形状によって、他の人にそれを説明することができます。たとえば、作成したパーツは 5 インチ x 8 インチの長方形です。すべてのパーツはこのように記述できます。切削するポケットや穴あけする穴など、機械加工されたパーツ上の任意の点を、その位置で表すことができます。これを可能にするシステムは、直交座標系または直角座標系と呼ばれます。