CNC研削盤：精密性と効率性を実現する先進ツール

研削の初期から、研究者たちはこの機械加工プロセスを、満足のいく品質レベルで、より短い時間枠で実行することを求めてきました。今日最も技術的に進んだタイプの研削盤は、超近代的なCNC研削盤です。CNCは「コンピュータ数値制御」を意味します。これにより、完全自動部品加工が可能になります。クランクシャフト、カムシャフト、バルブ、ボールベアリング、ドライブシャフトなど、最も複雑な部品形状であっても、信頼性が高く、高速で自動化されたCNC加工が今や標準となっています。

実際の研削プロセス中に今日のCNC研削盤で可能な高い加工能力に加え、ワークピースのロードとアンロードも、自動搬送装置を使用して完全自動化されることがよくあります。これは「無人運転」と呼ばれ、CNC研削盤や研削プロセスの偶発的な検査で十分です。加工プロセス自体では、CNC研削盤での作業員の常時常駐はもはや必要ありません。

研削盤の構成要素

CNC研削盤には様々な機械的および電子的システムが使用されます。したがって、これらの機械は構成と制御の面からは複雑です。CNC研削盤のいくつかのコンポーネントについて、以下の段落でより詳細に説明します。

駆動系

CNC研削盤の駆動系は、様々な荷重に耐え、効率的に動作しなければなりません。工具の回転あたりの必要送り、および一定の砥石速度（したがって一定の切削速度）を維持するために、特にワークピース（部品）と接触しているとき、駆動系は必要な駆動トルクを継続的かつ確実に供給しなければなりません。必要な高い駆動トルクと砥石速度には、高い駆動効率が必要です。これは主に電動モーターによって提供され、場合によっては油圧または空気圧駆動も使用されます。大幅な性能低下にもかかわらず、CNC研削盤の駆動モーターまたはスピンドルは、駆動軸、ひいては砥石の軸方向および径方向の変位を防ぐため、ほぼ遊びのない状態でなければなりません。駆動系に遊びが多すぎると、加工精度が低下します。

砥石

砥石はCNC研削盤の実際の工具です。砥石は回転対称工具で、研削粒が結合剤によって保持されています。研削粒の鋭利なエッジが、研削対象の部品と接触するときに切削によって材料を除去します。砥石は非常に複雑な工具です。適切な砥石を選択することは、研削作業の成功の鍵となる要因です。

制御システム

CNC研削盤のすべての動きと加工プロセスの制御は、コンピュータ支援により以下の2つの独立した制御システムによって完全自動化されています：

• コンピュータ数値制御（CNC）
  CNCシステムは、部品加工に関連するすべての制御タスクを引き受けます。これらのタスクには、加工ステップのシーケンスや達成しなければならない完成部品の寸法が含まれます。CAMツール（コンピュータ支援製造）の使用により、CNCは部品加工の完了に必要な設計データを即座に受け取ることができます。もう一つの可能性は、CNC研削盤の入力マスクを使用してこのデータを手動で入力することです。研削中、CNC研削盤のCNCシステムは最大6つの異なる軸を同時に制御します。
• プログラマブルロジック制御（PLC）
  CNC研削盤のPLCシステムは、周辺制御と監視に関連するすべてのタスクを担当します。これには、例えばクーラント供給の監視と駆動制御が含まれます。PLCコントローラーはバックグラウンドで動作し、CNC研削盤メーカーによって機械に適応されます。

機械ベッド

機械ベッドはCNC加工エリアの下端を形成します。駆動装置と補助装置の両方がここに取り付けられています。また、ここからチップとクーラントが機械から排出されます。チップと加工残渣の排出は、CNC研削盤のトラブルフリーな運転に重要です。ベッドフラッシュノズルは通常、残渣を冷却潤滑剤とともに機械から洗い流すために使用されます。

クーラントと潤滑ノズル

研削プロセスの性質上、大量の熱が発生します。これは部品を損傷します。研削焼けは、過剰なプロセスエネルギーが部品に向けられたときに発生します。CNC研削盤での信頼性の高いプロセス冷却はしたがって不可欠です。これは、クーラントを直接加工ゾーンに導く潤滑クーラントノズルの使用によって達成されます。冷却潤滑剤ノズルは、CNC研削盤の中央接続から供給システムを通じて冷却潤滑剤で供給されます。

ローディングの可能性

自動ローディングは、CNC研削盤の無人運転に必要です。これはワークピースをCNC研削盤に配置し、加工後に再び取り出します。グリッパーシステムとして、ローディングユニットは上方からCNC研削盤の加工エリアにアクセスできます。産業用ロボットを使用することも可能です。CNC研削盤への部品の自動供給は、部品交換時間を大幅に短縮します。

ドレッシングホルダー

砥石は運転中に摩耗するため、砥石を交換せずに砥石形状と切削能力を復元する必要があります。ドレッサーがこのために使用されます。これらのホルダーのドレッサーは一般的に砥石より硬く、望ましい形状と切削特性が復元されるまで砥石から材料を除去できます。ドレッシング装置には、ドレッシングプレートなどの固定ドレッシング工具や、プロファイルロールや成形ロールなどの回転プレートを装備できます。ドレッシング操作は研削プロセスを中断するため、非生産時間に行われます。

CNC研削の用途

まず第一に、寸法精度、幾何精度、表面品質の面から高い要求を持つ部品が研削されます。

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