CNC 加工は、事前にプログラムされたコンピューター ソフトウェアが工場のツールや機械の動きを制御する製造プロセスです。このプロセスは、グラインダーや旋盤からフライス盤やルーターに至るまで、さまざまな複雑な機械を制御するために使用できます。CNC 加工を使用すると、3 次元の切断タスクを 1 セットのプロンプトで実行できます。
「コンピューター数値制御」の略称である CNC プロセスは、レバー、ボタン、ホイールを介して加工ツールのコマンドを指示し、誘導するために生身のオペレーターが必要となる手動制御の制限とは対照的に実行され、それによってそれを克服します。傍観者にとって、CNC システムは通常のコンピューター コンポーネントのセットに似ているかもしれませんが、CNC 加工で使用されるソフトウェア プログラムとコンソールは、CNC システムを他のすべての形式の計算とは区別します。
CNC 加工はどのように行われるのですか?
CNC システムが起動されると、希望するカットがソフトウェアにプログラムされ、対応するツールや機械に指示され、ロボットのように指定どおりの寸法タスクが実行されます。
CNC プログラミングでは、数値システム内のコード ジェネレーターは、エラーの可能性にもかかわらず、メカニズムが完璧であると想定することが多く、CNC 機械が複数の方向に同時に切断するよう指示されると、エラーの可能性はさらに大きくなります。数値制御システムにおけるツールの配置は、パート プログラムとして知られる一連の入力によって概説されます。
数値制御装置では、パンチカードを介してプログラムを入力します。対照的に、CNC マシンのプログラムは、小さなキーボードを介してコンピューターに入力されます。CNC プログラミングはコンピュータのメモリに保存されます。コード自体はプログラマーによって作成および編集されます。したがって、CNC システムははるかに拡張的な計算能力を提供します。何よりも、コードを修正することで新しいプロンプトを既存のプログラムに追加できるため、CNC システムは決して静的ではありません。
CNCマシンプログラミング
CNC では、機械は数値制御によって操作され、オブジェクトを制御するためにソフトウェア プログラムが指定されます。CNC 加工の背後にある言語は G コードとも呼ばれ、速度、送り速度、調整など、対応する機械のさまざまな動作を制御するために記述されています。
基本的に、CNC 加工では工作機械の機能の速度と位置を事前にプログラムし、ソフトウェアを介してそれらを繰り返し予測可能なサイクルで実行することができ、人間のオペレーターの関与はほとんどありません。これらの機能により、このプロセスは製造部門のあらゆる分野で採用されており、特に金属とプラスチックの生産分野では不可欠です。
まず、2D または 3D CAD 図面が考案され、CNC システムが実行できるようにコンピューター コードに変換されます。プログラムが入力された後、オペレーターが試運転を行い、コーディングに間違いがないかを確認します。
オープン/クローズドループ加工システム
位置制御は、開ループまたは閉ループ システムを通じて決定されます。前者の場合、信号はコントローラーとモーターの間で単一方向に実行されます。閉ループ システムでは、コントローラーはフィードバックを受信できるため、エラー修正が可能になります。したがって、閉ループシステムは速度と位置の不規則性を修正できます。
CNC 加工では、通常、移動は X 軸と Y 軸を横切る方向に行われます。次に、ツールはステッピング モーターまたはサーボ モーターを介して位置決めおよび誘導され、G コードによって決定された正確な動きを再現します。力と速度が最小限の場合、プロセスは開ループ制御によって実行できます。それ以外の場合は、金属加工などの産業用途に必要な速度、一貫性、精度を確保するために閉ループ制御が必要です。
CNC 加工は完全に自動化されています
今日の CNC プロトコルでは、事前にプログラムされたソフトウェアによる部品の製造はほとんどが自動化されています。特定の部品の寸法は、コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアで設定され、コンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェアで実際の完成品に変換されます。
特定のワークピースには、ドリルやカッターなどのさまざまな工作機械が必要になる場合があります。これらのニーズに対応するために、今日のマシンの多くは、いくつかの異なる機能を 1 つのセルに組み合わせています。あるいは、インストールは複数のマシンと、あるアプリケーションから別のアプリケーションに部品を転送する一連のロボット ハンドで構成されますが、すべてが同じプログラムによって制御される場合もあります。セットアップに関係なく、CNC プロセスにより、手動で複製するのが不可能ではないにしても困難な部品生産の一貫性が可能になります。
さまざまなタイプの CNC マシン
最古の数値制御機械は、既存の工具の動きを制御するためにモーターが初めて使用された 1940 年代に遡ります。技術が進歩するにつれて、メカニズムはアナログ コンピューターで強化され、最終的にはデジタル コンピューターで強化され、CNC 加工の隆盛につながりました。
今日の CNC 兵器の大部分は完全に電子化されています。より一般的な CNC 操作プロセスには、超音波溶接、穴あけ、レーザー切断などがあります。CNC システムで最も頻繁に使用される機械は次のとおりです。
CNCミル
CNC ミルは、数字と文字ベースのプロンプトで構成されたプログラムを実行でき、さまざまな距離にわたって部品をガイドします。フライス盤に使用されるプログラミングは、G コードまたは製造チームが開発した独自の言語に基づいている可能性があります。基本的なミルは 3 軸システム (X、Y、Z) で構成されていますが、ほとんどの新しいミルは追加の 3 軸に対応できます。
旋盤
旋盤では、刃先交換可能な工具を使用して部品を円形に切断します。CNC テクノロジーにより、旋盤による切削が高精度かつ高速で実行されます。CNC 旋盤は、手動で実行するバージョンの機械では不可能な複雑なデザインを作成するために使用されます。全体として、CNC で動作するフライス盤と旋盤の制御機能は似ています。前者と同様に、旋盤は G コードまたは独自の独自コードによって制御できます。ただし、ほとんどの CNC 旋盤は X 軸と Z 軸の 2 つの軸で構成されています。
プラズマカッター
プラズマ カッターでは、材料はプラズマ トーチで切断されます。このプロセスは主に金属材料に適用されますが、他の表面にも適用できます。金属の切断に必要な速度と熱を生み出すために、圧縮空気ガスと電気アークの組み合わせによってプラズマが生成されます。
放電加工機
放電加工 (EDM) は、型彫り加工やスパーク加工とも呼ばれ、電気スパークを使用してワークピースを特定の形状に成形するプロセスです。EDM では、2 つの電極間で電流放電が発生し、これにより特定のワークピースの一部が除去されます。
電極間の空間が小さくなると、電界はより強くなり、したがって誘電体よりも強くなります。これにより、2 つの電極間を電流が流れることが可能になります。その結果、ワークピースの一部が各電極によって除去されます。EDM のサブタイプには次のものがあります。
● ワイヤー EDM。放電加工を使用して導電性材料から部分を除去します。
●電極とワークを誘電性流体に浸して加工を行う彫り放電加工。
フラッシングとして知られるプロセスでは、完成した各ワークピースからの破片が液体誘電体によって運び去られます。液体誘電体は、2 つの電極間の電流が停止すると現れ、さらなる電荷を除去することを目的としています。
ウォータージェットカッター
CNC 加工において、ウォーター ジェットは、水を高圧でかけて花崗岩や金属などの硬い材料を切断するツールです。場合によっては、水に砂や他の強力な研磨性物質が混合されることもあります。工場の機械部品は、多くの場合、このプロセスを通じて成形されます。
ウォーター ジェットは、他の CNC マシンの熱集約的なプロセスに耐えられない材料の冷却手段として使用されます。そのため、ウォーター ジェットは航空宇宙産業や鉱業などのさまざまな分野で使用されており、このプロセスは特に彫刻や切断などの目的で強力に機能します。ウォーター ジェット カッターは、熱が存在しないため、金属同士の切断によって生じる可能性のある材料固有の特性の変化が防止されるため、材料を非常に複雑に切断する必要がある用途にも使用されます。
さまざまなタイプの CNC マシン
多くの CNC マシンのビデオ デモンストレーションで示されているように、このシステムは、産業用ハードウェア製品の金属片から非常に詳細な切断を行うために使用されます。前述の機械に加えて、CNC システム内で使用されるツールやコンポーネントには次のものがあります。
●刺繍ミシン
●ウッドルーター
●タレットパンチャー
●ワイヤーベンディングマシン
●フォームカッター
●レーザーカッター
●円筒研削盤
●3Dプリンター
●ガラスカッター
ワークピース上でさまざまなレベルや角度で複雑な切断を行う必要がある場合、CNC マシンを使用するとすべてを数分以内に実行できます。マシンが正しいコードでプログラムされている限り、マシンの機能はソフトウェアの指示に従ってステップを実行します。すべてが設計に従ってコード化されていれば、プロセスが完了すると、詳細と技術的価値のある製品が現れるはずです。
投稿時間: 2021 年 3 月 31 日
