精密部品製造のためのCNC加工補正技術トップ3

工具半径補正

1. 工具半径補正の概念

CNC加工センターは、プログラム実行時に工具を点とみなして軌跡運動を行います。例えば、R3の工具で一辺100の正方形ボスをフライス加工する場合、プログラムに一辺100の正方形サイズを入力し、工具軸の軌跡が一辺106の正方形になると、ワーク上には一辺100の正方形が加工されます。工具半径補正機能を使用しない場合、加工中の工具軸軌跡は一辺100の正方形となり、ワーク上には一辺94の正方形ボスが加工され、図面寸法の要求を満たしません。

工具長補正と同様に、工具半径補正によりプログラミング時に工具径をあまり考慮しなくて済みます。工具長補正はすべての工具に適用可能ですが、工具半径補正は一般的にフライス工具のみに使用されます。

フライス工具でワークの外周または内周を加工する際に工具半径補正を使用し、エンドミルでワークの端面を加工する際は工具長補正のみが必要です。工具半径補正は理解と使用が比較的難しいコマンドのため、多くの人がプログラミングで使用を避けます。しかし一度理解し習得すれば、プログラミングと加工に大きな利便性をもたらします。

2. 工具半径補正の使用

工具半径補正にはB機能とC機能の2つの補正形式があります。B機能の工具半径補正はこのブロックのプログラムのみに基づいて工具補正を計算するため、ブロック間の移行問題を解決できず、ワーク輪郭を丸みのある移行に加工する必要があり、ワークの鋭角での工芸が良くありません。C機能工具半径補正は、2ブロックの工具中心パスの移行を自動処理でき、ワーク輪郭に従ってプログラミングできます。したがって、ほぼすべての現代CNC工作機械はC機能工具半径補正を使用します。

工具半径補正の方向をどう判断するか？判断方法：「工具の走行方向に従う」、工具がワークの左側にあれば左補正、右側にあれば右補正となります。補正は「負」の値を取ることもできます。工具半径補正が負の値を取る場合、G41とG42の機能が入れ替わります。

工具の半径値はメモリDxxに予め格納され、xxはメモリ番号です。プログラムで複数の工具が必要な場合、工具番号TxxをメモリDxxに対応させることを推奨します。つまり、T1番工具の工具半径補正値にはメモリD01を使用し、加工中に間違えにくくします。工具半径補正実行後、CNCシステムは自動的に計算し、計算結果に従って工具を自動補正します。加工中に部品の輪郭寸法と図面寸法に差がある場合、メモリDxxの半径補正値を修正し、プログラムを再実行して要求を満たせます。工具半径補正をキャンセルするには、G40またはD00を使用します。

使用上の注意：工具補正の作成またはキャンセル時、G41、G42、G40コマンドはG00またはG01コマンドと同じブロックになければなりません。つまり、G41、G42、G40コマンドは同時にG00またはG01コマンドで使用しなければならず、G02やG03では使用できません。工具補正の作成またはキャンセル時に走行する直線セグメントの長さは、補正される工具半径値より大きくなければならず、そうでないと補正機能が働きません。補正モードでは、2つ以上の非移動ブロック（補助機能、一時停止など）を記述すると、工具が過剰切削または切削不足になります。

3. 指令フォーマット

G17/G18/G19 G00/G01 G41/G42 IP_D_

• G41：工具半径左補正
• G42：工具半径右補正

半径補正は指定された座標平面でのみ実行できます。平面選択コマンドG17、G18、G19を使用して、XY、ZX、YZ平面をそれぞれ補正平面として選択します。半径補正には補正番号を指定する必要があり、工具半径値は補正番号Dに格納されます。上記コマンド実行時、工具は工具半径補正値だけ自動的に左（G41）または右（G42）にシフトします。工具補正の確立は移動を含むブロックで完了する必要があるため、上記フォーマットにG00（またはG01）も記述します。プログラム終了前に補正をキャンセルする必要があります。

治具オフセット補正

工具長補正と半径補正によりプログラマーが工具長とサイズを無視できるようにするのと同様に、治具オフセットによりプログラマーはワーク保持位置に関係なく治具オフセットを使用できます。

加工センターで小さなワークを加工する際、一度に複数のワークを治具にクランプできます。プログラマーはプログラミング時に各ワークの座標零点を考慮する必要がなく、それぞれのプログラミング零点に従ってプログラミングするだけで、その後治具オフセットを使用して機械のプログラミング零点を各ワーク上で移動させます。治具オフセットは治具オフセットコマンドG54〜G59で実行されます。別の方法として、G92コマンドで座標系を設定します。1つのワークが完了したら、次のワークを加工する際にG92で新しいワーク座標系をリセットします。

工具オフセット間の関係

1. 工具長補正と半径補正機能の関係

NC加工プログラムに工具長補正と工具半径補正（コントローラ内の補正）の両コマンドが含まれる場合、長補正を含むブロックを半径補正を含むブロックより前に記述しなければならず、そうでないと半径補正が無効になります。

例：以下のプログラムセグメントで

N50 GOOG41X20Y20D02
N60 GOOG43Z10

CNCシステムが工具半径補正を実行しない場合、以下に変更します：

N50 GOOG43Z10
N60 GOOG41X20Y20D02

するとCNCシステムは工具半径システムと工具長補正コマンドの両方を実行します。

2. 工具長補正と他のコマンドの関係

1. G43とG44コマンドは直線運動でのみ使用でき、非直線運動ステートメントで使用するとアラームが発生します。
2. G43とG44は同一グループのモーダルコマンドで、前の工具長補正を自動的にキャンセルするため、特別なG49コマンドを使用する必要はありません。安全のため、工具の加工またはブロックの終了時に工具長補正をキャンセルすべきです。
3. 工具長補正は独立した補間運動（G00、G01、G81、G83など）を伴う場合のみ有効です。

以上がCNC加工でよく使用される3種類の補正であり、プログラミングと加工に大きな利便性をもたらし、作業効率を大幅に向上させます。