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CNC(マシニング)

CNC(マシニング)とは

CNCというのは、一般的に、コンピューターによって工作機械の動きをデジタルでコントロールするという意味です。
また、CNCのCを省いて、例えば、NC工作機械などということもあります。
CNC工作機械でも、制御用のコンピューターと工作機械が一体になったCNC工作機械の業務用のものは、数百万円以上も価格がすることもあります。

しかし、工作機械をパソコンからコントロールするものも現在では多く普及しており、価格帯は個人でもこのようなものを買うことができるようになっています。

このようなタイプのCNC工作機械は、ネットなどのサイトでも取り扱っているため、興味がある場合には確認してみましょう。

CNCの流れ
・寸法概念がある図系を描くソフトであるCADを使用してパソコンで図を描く
・完成した図をソフトのCAMで制御プログラムにする
・この制御プログラムが電気信号にCNCソフトによって変換される
・インターフェイス基板でパソコンからの電気信号を受け取る
・モーターをモータードライバー基板で動かしてフライス盤を動かす
・形が完成する

CNCフライス盤とは

CNCフライス盤というのは、CNC化したフライス盤になります。
フライス盤は、一つの工作機械で、加工するものをテーブルの可動式のものの上で固定して、削る工具を回転する軸の先に付けて、この工具の刃先で加工するもの削ります。

フライスというのは、フランス語、ドイツ語においては刃先という意味であることから、日本においてフライス盤と言われるようになったそうです。

なお、フライス盤という言葉は日本においてのみ使用されているものです。英語では、一般的にMilling Machineと呼んでいます。

●CNCフライス盤の仕組み

では、CNCフライス盤はどのような仕組みになっているのでしょうか?
CNCフライス盤の動きの仕組みは、加工するテーブルの上にしっかりと加工するものを固定して、左右上下の3つの軸の方向に正確に動かしながら、加工するものを削って形を作ります。

なお、加工を人間がする場合に比較して、形状を正確に加工することができるようになり、高い再現性もあります。
この理由としては、

・設計をCADで行ったデータでコントロールを正確に行う
・左右上下の精度などを十分にアップした機構を採用している

ことが挙げられます。

●どんな加工に適しているか

CNCフライス盤は、ブロック状あるいは板状の素材から部品を正確に削ったり、穴を開けたりする時に適しています。
3Dの多くの曲面がある、例えば、フィギアなどの場合にはそれほど適していません。
そのため、データの2D CADからのものをCNCフライス盤が読めるスタイルに変えて、工作機械を動かして加工するようなものがメインになります。

CNC旋盤とは

1950年代に登場したNC工作機械は、飛躍的に金属加工を進歩させました。
人の手でそれまでは操作を行っていましたが、自動化をコンピュータでの数値制御で行うようになりました。

その後、NC工作機械のコンピュータを搭載したものへ進化したため、名称としてCNC工作機械というものを使う場合があります。
特に、もともと1950年代後半にNC旋盤は開発が日本の大学で行われました。

そして、サーボ機構を既存の旋盤に追加した製品が1960年代の後半になると普及し、飛躍的な進化を今日になるまでに遂げてきました。
基本的に、旋盤というのは、加工材料の円柱状のものを回転し、刃物をそこに当てて要らない箇所を削る工作機械です。

基本的な旋削加工である右片刃バイトによるもの以外に、穴開け、溝加工、中ぐり、ねじ切りというような加工ができます。
一方、NC旋盤の場合は、数値制御をベースにして、数十種類ものバイトを事前に決めた方法で使って加工を自動で行ことが特徴です。

そして、座標軸の縦や横、高さのものによって、精度が高い切り込みなどの加工をコントロールすることができる以外に、目的とする形状や加工するものの材質によって、刃物を送るスピードや回転するスピードをコントロールすることによって自在に加工をすることができます。

●CNC旋盤の種類

加工を旋盤で行う場合、基本的な右片刃バイトなど、中ぐりバイトや突切りバイトなどを使うことによって、いろいろな形状を作ることができます。

このようないくつものバイトを連続して段取り替えをしないで使うことができると、加工効率をアップできるだけでなく、加工するものの向きを変更したり、違ったバイトを付け替えることによって起きうる加工の精度低下を防止したりすることができます。

そのため、CNC旋盤でメインになっているのは、タレットと言われるいくつものバイトを回転装置に取り付け、違ったバイトでの加工をタレットを回転させることによってできるようにしたタイプです。

これによって、加工するものをチャックに固定した状態で、工程が一つ終わった後に、連続して他の工程を行うことができます。

また、CNC多軸自動旋盤の場合はいくつか主軸を備えており、同時に違った加工を行うことができるので、高い生産効率が特徴です。
一方、CNC単軸自動旋盤の場合は、連続して単一の加工を行う場合に向いています。

複合加工CNC旋盤

複合加工CNC旋盤は、旋盤としても非常に性能が優れていますが、性能のみではありません。
一般的に、旋盤で丸いものは加工しますが、旋盤の場合にはちょうど陶器をロクロを使用して作るように、加工するものを回転しながら削るため、加工が四角いものはできません。

しかし、複合加工CNC旋盤であれば、四角いものの場合でも溝や平面などのフライス盤加工をしたり、穴あけのボール盤加工をしたりすることができます。

例えば、大工さんが穴をキリで開けたり、カンナを木材に掛けをしたりする作業です。

では、旋盤という名称がついていますが、加工が丸いもの以外でもできるのでしょうか?
工程集約機ともこの複合加工CNC旋盤は言われており、これ1台でさまざまな加工ができます。

一般的に、加工する際にはさまざまな工程があり、ほとんどの場合は旋盤でまず丸く加工した後にフライス盤加工をします。
このような加工を別の機械でそれぞれ行うと、取り付けをその都度し直すようになるため、時間が準備にかかります。

意外と準備するためには時間がかかるため、これを省略できるというのは相当大きなメリットです。
加工が1台でできるため、この時間が省略できるということになります。

極端に言えば、例えば、料理ロボットがあった場合に、材料をそれに入れて、プログラムに作る方法をしておいてスイッチを押すと自然に料理ができるというような感じでしょう。
そのため、材料を切ったり、鍋で煮たりするというようなさまざまなことをする必要がありません。

1台でさまざまな工程ができるため、製品が完成するまでの時間が短くなります。
そのため、タイムリーに少量多品種の製品を造る場合に適しています。

さらに身近なケースで言うと、全自動洗濯機のように、洗濯してから乾燥するまで全て行ってくれるものです。

一方、マシニングセンターの場合でもさまざまな加工が1台でできます。

では、マシニングセンターとはどのような違いがあるのでしょうか?
加工がマシニングセンターでできるようなものは、複合加工CNC旋盤でもできます。
逆に、丸いものをマシニングセンターで加工しようとすれば、丸い形に最初にする場合には、旋盤を下準備に使用する必要があります。
しかし、複合加工CNC旋盤の場合には1台でできます。

なお、マシニングセンターの場合は小さなものも大きい加工機で加工できますが、複合加工CNC旋盤の場合には機械の大きさも加工するものの大きさで変更する必要はあります。




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