CNC加工と従来加工：主な違いとメリット
数値制御加工技術は従来の加工技術に由来し、従来の加工技術、コンピュータ数値制御技術、コンピュータ支援設計と支援製造技術の有機的な結合です。テクノロジーの継続的な発展により、現代製造ではますます多くの部品が精密加工を必要とし、ワークピースの加工精度と表面複雑さへの要求も高まっています。したがって、CNC加工は広く注目されていますが、コスト削減の観点では、CNC加工は依然として従来の加工より高価です。ここでは、CNC加工と従来加工の違いと利点を紹介します。
CNCと従来加工の違い
1. 操作方法
CNCシステムはソフトウェアとハードウェアで構成されます。オペレーターはソフトウェアを使用して工作機械を監視し、プログラムを作成します。NCプログラムは、機械が部品をどのように処理するかを指示する命令リストです。NCハードウェアはプログラムを読み取り、機械の動作方法を指示します。
従来の加工とは、オペレーターが工作機械のすべての動きを直接制御することを意味します。オペレーターは機器をいつ動かすかを選択できます。また、送りをいつ、どこで止めるかも決定します。オペレーターは制御レバーに組み込まれた特殊な定規とゲージを使用して精度を向上させます。
2. コストと出力
従来の加工コストは低く、通常小ロットプロジェクトに使用されます。CNC加工は大量生産に使用され、小規模プロジェクトにはコスト効率が良くありません。
3. 再現性
CNC — 正しいプログラミング後、CNC機械は必要な回数だけ同じ最終結果を生成できます。高い生産ノルマはCNC機能から大きな恩恵を受けます。
人的要因により、従来の加工（単一のカスタム部品製造に非常に適している）では、従来の加工を使用して正確な複製を作ることは不可能です。
4. 必要な労働力
CNC加工 — 適切なトレーニングを受ければ、CNCオペレーターは複数の機械を同時に監視できます。機械がプログラムされれば、ほぼ人的介入なしで自動的に作業を行います。
従来の加工 — 従来の加工技術を習得するには豊富な知識、トレーニング、才能が必要で、異なるスキル（通常は複数の人）が必要で、プロセスのさまざまな部分を完了します。手動旋盤では、各機械に熟練技術者が必要です。
5. 精度
CNC加工 — 生産がソフトウェアベースであるため、CNC機械は手作業や従来の加工方法ではほぼ不可能な部品を製造できます。ヒューマンエラーの要素を排除することで、毎回精密に切削でき、エラーの可能性を大幅に減らし、製品廃棄を減らし、品質を保証します！
従来の加工 — 従来の加工の最終結果は、技術者のスキルレベルと経験に完全に依存します。
6. 加工技術
通常の加工プロセスでは、位置決め基準、クランピング方法、工具、切削方法などを簡略化できますが、データ処理プロセスはより複雑で、これらの要因を十分に考慮する必要があります。同じ加工タスクに対して、CNC加工プロセスは複数のスキームを持つことができ、複数の加工部品と加工工具を主線として配置できます。プロセスは多様な特徴を持ちます。これがCNC加工プロセスと従来の加工プロセスの違いです。
7. クランピングと治具
CNC加工プロセスでは、治具と工作機械の座標方向が相対的に固定されているだけでなく、部品と工作機械座標系の寸法関係も調整する必要があります。さらに、クランピングプロセス中に位置決めとクランピングの2ステップを効果的に制御する必要があります。従来の加工プロセスでは、工作機械自体の加工能力が限られているため、加工中に複数回のクランピングが必要です。
また、特殊治具を使用する必要があり、治具の設計と製造でコストが高くなり、実質的に製品の生産コストを増加させます。CNC加工プロセスの位置決めは機器でデバッグできます。ほとんどの場合、特殊治具設計は不要で、コストは比較的低くなります。
8. 切削工具
加工プロセスでは、カッター工具の選択は加工技術と加工方法に基づいて決定する必要があります。特にCNC加工では、高速切削の使用は加工効率の向上に有利であるだけでなく、加工品質も保証でき、切削変形の確率を効果的に減らし、加工サイクルを短縮できるため、高速切削下での切削工具への需要がさらに高まります。
従来加工に対するCNC加工の利点
多くの製造企業が最近従来の加工からCNC加工に移行したことは驚くべきことではありません。自動車のインテリジェンス、医療、軍事、航空宇宙産業はすべて精密部品を必要とし、それらの公差は厳しく+/- .0005でなければならず、これは従来の加工では達成困難です。次に、従来の加工と比較したCNC加工の利点を見てみましょう。
1. 作業員の安全
CNC工作機械オペレーターは、鋭利な部品を保護構造の後ろに保護できます。オペレーターはガラスを通じて機械で何が起こっているかを見ることができます。オペレーターは必ずしも主軸やフライス盤に近づく必要はありません。オペレーターはクーラントに近づく必要もありません。材料によっては、特定の液体が人間の皮膚に危険です。
2. 労働コストの削減
従来の加工の場合、各機械には専門の技術担当者が必要で、経験、スキル、相手の機械に関する広範な知識を持つべきです。対照的に、CNC加工はソフトウェアプログラムによって厳密に制御され、初期セットアップとデータ投入を除いてほぼ手動介入は不要です。
オペレーターは設定やプログラムのエラーをチェックするだけで済みます。これはオペレーター間に空き時間があることを意味し、より多くの工具を操作するために使用できます。1人のオペレーターで複数の工作機械を使用でき、工作機械を操作するためにより多くの人を雇うコストを節約しながら、高い生産レベルを維持できます。
コンピュータが重要な役割を果たすため、ヒューマンエラーと職場安全妥協の可能性が大幅に減少します。
3. 優れた再現性
CNC工作機械は精密な速度と位置決めを制御するように設計されており、記録的な時間で数千個の100%同一の部品を生産できます。これは手持ちや従来の加工では達成できない偉業です。機械は同じ切削や同じ仕上げを繰り返すようにプログラムでき、加工部品の品質に影響を与えません。
単一のカスタム部品を作る必要がある場合、従来の加工はうまく機能し、従来の機械は経験豊富なオペレーターの助けを借りて類似部品を作ります。それでも、部品間にはわずかな違いが残ります。
4. 大量かつ高品質
労働力の必要性により、従来の加工は主に小ロットおよび小規模プロジェクトに使用されます。しかし、金属加工部品を数十個生産する場合でも数千個生産する場合でも、CNC工作機械は最高の精度を提供できます。
数値制御された高品質材料により、従来の加工で一般的な摩耗に強く、その結果、迅速かつ適切なメンテナンスで24時間稼働できます。さらに、CNC加工は高度なソフトウェアを使用し、仕様に応じて定期的に更新することで、超複雑な部品の製造を容易にします。
CNC機械には自動冷却システムもあり、熱損傷の可能性を減らします。多くの先進機種にはチップ管理用の内蔵チップストレージとコンベアベルトがあります。
5. プロトタイプ不要
プロトタイプは設計をシミュレートし、その実現可能性図を描くために必要です。CNC加工以前、各メーカーは実現可能なプロトタイプを開発し、試運転を行ってから加工プロセスに進みました。手動で行うと、通常数日、場合によっては数ヶ月かかります。CNC機械の導入によりソフトウェアプログラミングが導入され、設計を入力して実際の状況で使用できるかどうかを直感的に確認できます。これはプロトタイプ開発に追加コストを支払う必要がなく、数週間から数ヶ月の生産時間を節約できることを意味します。
6. 複雑な部品の開発能力
CNC機械は随時再プログラミングと更新が可能なので、3D、4D、さらには5D部品を自由かつ容易に製造できます。必要に応じて、従来のCNC加工部品の生産と複雑な部品の生産の間でよりスムーズな移行が可能です。さらに、ソフトウェアは設計を保存できるため、望む形状やその他の設計をより速く再訪問できます。
7. 高い切削パラメータ
現在、高速CNC旋盤加工は密閉された切削領域を通じて実行できます。チップは高速で飛び、加工中に高圧でクーラントが噴射されます。速度が10000rpm以上に達すると、手動操作は不可能です。切削速度が非常に速いため、チップ幅と送り速度を安定させて振動を防ぐ必要がありますが、これは手動では不可能です。
8. 多くの材料選択肢
これは従来の加工に対するCNC加工の最大の利点かもしれません。CNC機械は、金属、鋼、木材、フォーム、感度の高いプラスチックを含むほぼすべての種類の材料を使用できます。
9. 高い加工精度
CNC加工は、高・低ボリューム製品に最高の精度、精密さ、速度を提供し、様々な業界のメーカーにとって非常に有利な選択肢です。従来の手動フライス盤の加工精度は+/-0.05mmですが、CNC加工センターでは0.005mm、0.003mm、それ以上の高精度に達します。（関連記事：CNC加工とは？）
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