CNC加工とは何ですか?

Jun 19, 2023

コンピューター数値制御機械 (CNC) は、製造指令やコンポーネントの要件を満たす希望の形状にストック材料を成形する機械加工ツールです。 CNC マシンは、事前にプログラムされたソフトウェアを使用して、グラインダー、旋盤、フライス、材料を除去するために使用されるその他の切削工具などの複雑な機械の動きを制御します。

これらのコンピューター支援製造技術は、広範囲にわたる複雑で正確な CNC 加工タスクを実行して、自動車、防衛、航空宇宙産業向けに製造された製品や特別に設計された部品を作成できます。

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21 世紀の軟質材料で作られたコンポーネントの生産では、3D プリンティングやその他の積層造形プロセスが中心的な役割を果たしていますが、日用品のほとんどは依然として高度に自動化されたサブトラクティブ マシニング技術の結果です。

プラスチック製ウォーター ボトルは、CNC 型彫り技術を使用して金型から製造されており、路上を走行するあらゆる自動車の個々の駆動システム コンポーネントが正確な寸法にフライス加工され、すべての可動ギアがシームレスに組み合わされて最適な機械的性能が得られます。

テネシー大学ノックスビル校工学部のトニー・シュミッツ教授は、「日常生活で触れるほぼすべてのものは、ある時点で工作機械に触れている可能性があります」と語る。 「飛行機に乗ったことがある人ならわかると思いますが、たとえばボーイング 747 では、飛行機が離陸するまでに 100 万個以上の個別の部品が機械加工され、組み立てられました。」

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CNC 工作機械は、作成されるアイテムの数と同様に多用途かつダイナミックです。 ただし、ほとんどの CNC 機械は、開ループ システムまたは閉ループ システムという 2 つのフレームワーク内で動作します。

オープンループ CNC システムでは、オペレータは目前のタスク用にコンピュータ数値制御を開発し、コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して G コードまたは作業ファイルを生成します。 次に、コンピューターは適切なステップをコントローラーとそれに接続されているサーボ モーターに中継します。

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これらのモーターは、旋盤やグラインダーなどの切削工具を少なくとも 2 つの軸 (X および Y) に沿って操作しますが、ハイエンド CNC マシンは、CNC ミルやその他の付属品を追加のいくつかの軸の周りで動かすことで、汎用性と精度を向上させることができます。

閉ループ CNC システムは、CNC 機械が材料の周りを移動する間に不一致に対処するためにモニターにフィードバック データを提供します。 このモーターとモニターの通信により、閉ループ システムは旋盤やその他の CNC 工作機械の速度、位置、送り速度をリアルタイムで変更できます。

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CNC 機械の最も一般的な産業用途をいくつか紹介します。

CNC マシンは、正確かつ効率的な切断速度が必要なプロジェクトに最適なツールであり、シンカー EDM (放電加工機) とワイヤ EDM という 2 つの最先端の切断技術に対応できます。

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彫り込み EDM は、銅またはグラファイトの形でツールに取り付けられた 2 つの電極間の相互作用による熱浸食を利用します。 もう 1 つは、材料を浸す誘電性の流体です。驚くべきことに、製造中に工具とワークピースが直接接触することはありません。 ワイヤ EDM も同様に機能しますが、ワイヤ電極を正確な切断ツールとして利用する点が異なります。

この精密な穴開けプロセスでは、回転切削工具 (通常はドリル ビットまたは高速ウォーター ジェット) を使用して、静止したワークピースに丸い穴をあけます。 これらの穴には、多くの場合、組み立てネジやボルトが収容されます。

CNC マシンには、ほぼ完璧な表面仕上げを実現する研磨ホイールが装備されていることがよくあります。 このサブトラクティブ研削技術は、あらゆる積層造形プロセスの精度を大幅に上回り、欠陥を人間の髪の毛の幅の 1/10 という小さな公差まで減らすことができます。

CNC ミルは、基本的なミルや他の手動フライス盤と同様に、旋盤、ウォーター ジェット、または旋削工具を使用して、静止したストックピースから材料を除去します。 CNC ミルは複数の軸に沿って移動できるため、オペレーターは水平、垂直、角度付きおよび正面フライス加工のタスクを絶対的な精度で実行できます。 これらのマルチアングル機能により、機械工がストック材料を調整して再固定する回数が少なくなるため、複雑な木材、金属、プラスチック部品の製造プロセスの効率が向上します。