適切な CNC 治具の選択:最適なワーク保持のための種類とヒント

早速本題に入りましょう。機械加工治具には、部品、機械、機械工に応じてさまざまなタイプがあります。 CNC 治具のタイプに関する次のセクションでは、機械工のワークホールディング ツールボックスにある主なタイプを説明することを目的としています。

CNC バイス治具

CNC バイスは、その多用途性と使いやすさにより、ほとんどの加工セットアップで頼りになる加工治具です。これらは、木工や手作業での製造で人気のある伝統的な機械万力から派生したもので、より正確なバージョンです。

CNC バイスは、油圧/空気圧ねじ機構により驚異的なクランプ力を提供します。内部機構は、剛性を高めてジョーのリフトに取り組むために、互いに押し付けられる 2 つの傾斜面 (くさびのような) を特徴としています。

さらに、外周には平らで精密な研磨エッジが施されています。これらの面は互いに直角であるため、作業テーブルまたはカスタム治具上でバイスを正確に配置できます。

もう一つの特徴は顎のデザインです。一見平らに見えますが、表面の質感とクランプ力により高いクランプ圧力が発生し、加工中にパーツをしっかりとグリップします。

角度固定具

アングル治具は、CNC ワーク保持治具のもう 1 つの一般的なツールです。その主な目的は、ワークピースを特定の角度でしっかりと保持することです。一般的な用途には、面取り、面取り、角度を付けた穴あけなどがあります。

CNC バイスと同様に、アングル固定具は信頼性が高く、剛性があります。多くの場合、アングル プレートには、部品の配置と取り付けに便利な穴グリッドが付属しています。さらに、多くの製品にはロック機構を備えた角度調整機能が備わっており、機械工がニーズに応じてカスタマイズできるようになっています。

アングル治具は、機械の能力を超えた部品を扱う機械工にとって非常に便利です。たとえば、いくつかの角度のある表面を持つ角柱部品は、角度のある治具を備えた 3 軸機械で簡単に加工できます。同時に、4 軸機械で加工することもできますが、追加コストがかかります。

クランプ治具

クランプにはさまざまな種類や形状がありますが、基本的な目的は同じです。機械的な力を加えてワークをしっかりと保持します。多くの場合、この力はネジやバネによってもたらされます。一般的なクランプの種類には、ステップ クランプ、エッジ クランプ、ホールドダウン クランプ、トー クランプなどがあります。

クランプ自体は必ずしも CNC 治具である必要はありませんが、確かに広いカテゴリーに分類されます。したがって、ここで言及する価値があります。

治具治具

治具は、切削工具の動きをガイドし、ワークピース上で正確に位置決めするために使用される重要な加工治具です。ジグの一般的な用途は穴あけです。パーツの異なる位置に複数の穴がある場合は、事前に穴が開けられたジブ (ステンシルなど) を使用すると、非常に時間効率が高くなります。

ジグにはいくつかの種類があります:

• プレート治具
• テンプレートジグ
• アングルジグ
• リーフジグ
• 直径治具

多くのエンジニアは、ツールの動きをガイドするジグの特別な機能により、ジグと治具を区別していることに言及することが重要です。一方、治具は、ワークピースを保持して位置決めする装置として厳密に定義されています。この区別に関係なく、治具と治具は両方ともワーク保持という広いカテゴリに分類され、多くの場合、並行して作業します。

インデックス治具

インデックス治具は、等間隔の幾何学模様を持つ部品を製造する場合に非常に役立ちます。たとえば、30 度ごとに穴のある円形のパーツです。一般的な用途には、切断スロット、歯車の歯、カッターのフルートなどがあります。これらはすべて等間隔の幾何学的特徴です。

CNC インデックス治具は堅牢で、作業テーブルに簡単に取り付けることができます。さらに、最新の CNC インデックス ヘッドはサーボ制御で自動化し、機械のコントローラまたはスタンドアロンの制御ユニットから直接作動させることができます。

モジュラー器具

モジュラー治具は、このリストの中で最も革新的なタイプの CNC 治具の 1 つです。これらは、バイスやクランプなどの標準的な治具システムや形状の一部ではありません。代わりに、それらは幅広い交換可能なコンポーネントで構成されており、これらを組み立てて、当面の特定のジョブに固有のカスタマイズされた治具セットアップを形成できます。

これらの再構成可能なコンポーネントには、さまざまなサイズのプレート、クランプ、サポート、ロケーターが含まれます。さらに、組み立てはロケーターまたはファスナーを使用して迅速かつ簡単に行えます。

モジュール式治具には多くの利点があります。さまざまな用途に適応できるため、特殊な治具への投資を削減してコストを節約できます。さらに、これらは正確なロケーターであり、大規模なセットアップに拡張可能です。

CNC 治具の設計は非常に複雑なプロセスになる場合があります。部品の設計と機械の能力に応じて、プロセスの難易度は異なる場合があります。 CNC ワークホールディング治具の設計プロセスをより管理しやすく体系化するための専門的なヒントをいくつか紹介します。

1. CNC 治具の設計要件を明確に定義する

他のエンジニアリング プロジェクトと同様、CNC 治具の設計は問題を定義することから始まります。これに関連して、設計者は、製造精度、コスト、タイミングなどに関する目標を明確にして、何を目指しているのかを明確にする必要があります。

2.ショップから関連情報を収集する

次のステップは、リソースに関する情報を収集することです。これには、所有している CNC マシンの種類、治具が使用する材料、加工操作の数とその順序、そしてもちろん、ワークの仕様が含まれます。

3. CNC 治具設計のための複数の草案を作成する

CNC ワークホールディング治具の良い点は、解決策が 1 つだけということはないということです。治具の設計に創造性を発揮し、複数のワークホールディング ソリューションを考案できます。デザイナーとしては、すべてのアイデアを収集し、比較のためにそれぞれの基本的なデザイン案を準備することがベスト プラクティスです。

4.最適な CNC 治具のアイデアを選択してください

複数のアイデアを検討したら、次のステップは、プロジェクト固有の要件に照らして、その長所と短所を比較検討することです。最後に、いくつかの検討の後、アプリケーションに最適なオプションを決定します。製造コスト、工具コスト、メンテナンス、製品寿命など、すべてを必ず考慮してください。

5.選択した CNC 治具を最適化して実装する

最後のステップでは、選択したデザインを微調整し、生産計画を完成させます。目標は、治具の精度と費用対効果を最大化することです。専門家のアドバイスは、品質と低コストのメリットを得るために、クランプ、スタッド、プレートなどの標準コンポーネントを最大限に使用するよう努めることです。

さらに、もう 1 つの推奨事項は、単なる備品であるため、仕上げにあまり焦点を当てないことです。必要な場合にのみ、高価な表面仕上げ方法を適用してください。

さらに、最後のヒントは少し直感に反しますが、役に立ちます。極端に厳しい部品公差も避けるべきです。これらは必ずしも測位精度を向上させるわけではありませんが、コストが増加します。通常、機械工はセットアップや部品の位置決め中に治具の小さな不正確さを簡単に取り除くことができます。

CNC 治具設計の分野は、機械加工技術そのものと同じくらいの速さで発展しています。インダストリー 4.0 の出現により、CNC ワークホールディング治具はインテリジェントなデバイスに進化しました。次のセクションでは、これらの開発のいくつかについて説明します。

1.ロボットによる治具のロード

機械加工治具のロード/アンロードには常に時間がかかりました。現代の機械工場は、ロボットによる治具の積み込みと積み降ろしにより時間を大幅に節約しています。迅速であるだけでなく、手動でロードするよりもはるかに正確です。

さらに、ロボット アームは何百ものルーチンを保存できるため、製造エンジニアは 1 台のロボットだけで製品群全体の積み込み/積み下ろしを自動化できます。

2. CNC 治具のモニタリング

CNC 治具によるプロセスとセットアップの監視も、この分野における最新テクノロジーの興味深い応用です。治具設計者の中には、治具のさまざまな位置でセンサー測定を使用して、クランプ力、部品の検証、治具の位置の確認などを監視する人もいます。

3.器具のダンピング

減衰は加工振動を抑制するための重要な要素であり、びびりのような場合には部品に致命的な影響を与える可能性があります。特定のタイプの CNC 治具には、部品を安定して適切な位置に保ちながら、加工力を吸収できる特殊な減衰材料が採用されています。これは、チャタリングなどの問題を回避するための優れたソリューションです。

前のセクションでは、さまざまな種類の CNC 治具について説明しました。ただし、市場に非常に多くの機械加工治具があるにもかかわらず、標準的な治具ソリューションを使用して特定の部品を保持して位置を特定することが常に可能であるとは限りません。

この場合、カスタム CNC 治具を検討することをお勧めします。名前が示すように、これは特定の用途に合わせてカスタマイズされた器具です。

技術的に言えば、顧客用治具が必要かどうかを判断するのは簡単です。標準的なソリューションでは解決できない場合は、標準的なソリューションが必要です。ただし、カスタム CNC ワークホールディング治具の設計と製造のコストや投資収益率などの要素も考慮する必要があります。これはエンジニアリング上の決定というよりも、ビジネス上の決定です。

考慮すべきもう 1 つの側面は、カスタム CNC 治具を開発するためのエンジニアリング リソースの利用可能性です。これは高度な技術的な作業であり、デザイナーによる細部への注意が必要です。 WayKen は、カスタム治具の設計と製造を含む高品質の生産サービスを提供します。

CNC 治具はどのような種類のワークピースを保持できますか?

CNC 治具は、円形、角柱、プレート、円筒形、不規則な形状の部品を保持できる柔軟なデバイスです。

CNC 治具は異なる CNC マシン間で交換可能ですか?

ほとんどの CNC 治具は、標準の幾何学的特徴により交換可能です。ただし、機械の仕様が大きく異なる場合や治具がカスタムメイドの場合、まれに対応できない場合があります。

アプリケーションに適した CNC 治具を選択するにはどうすればよいですか?

ワークピースの寸法、形状、材質、機械加工操作、これらの操作の順序、CNC 機械の機能など、考慮すべき要素がいくつかあります。