金属およびプラスチック部品を製造するための最も重要な製造方法の1つは、CNC加工です。この記事では、CNC加工の基礎と、その利点と欠点のいくつかについて説明します。
機械加工とは
最も広い定義では、機械加工は、固体ブロックから材料を切断することを含むあらゆる生産手順を指す。材料が添加されるのではなく除去されることで、機械加工は「減算的」製造プロセスと呼ばれる。(材料を導入する方法は、3D印刷などの「積層造形」プロセスと呼ばれます。
金属、プラスチック、または他の材料が機械加工プロセス中に利用されてもよく、機械および工具は異なる構成であってもよい。ブロックから材料を除去するには、穴あけ、旋削、フライス加工(しばしば「ワークピース」と呼ばれる)など、多くの技術があります。
19世紀以来、この機械加工の定義が使用されています。切削加工器の制御方法が大きく変わったとしても、それは今日でも重要です。
何ですかティッカー?
制御された切削工具の動きは、すべての加工作業に必要です。しかし、現代のより洗練された技術と従来の機械加工技術の主な違いは、制御方法です。
機械加工の初期のナイフはすべて手作業で一部に操作されていました。レバーやホイールを使用して、機械工はミルと旋盤を手動で調整し、切削工具の鋭利なエッジをワークピースの適切な領域に向けます。熟練した機械工によって極めて正確に材料を加工するこの方法は、今日でも広く使用されている。精度と再現性を高めるために、トレーサーとパターンを使用することもできます。
しかし、現在、手動加工に代わるものがあり、CNC加工(コンピュータ数値制御機械加工とも呼ばれます)が最も重要なものです。CNC機械加工は、1940年代と1950年代に最初に開発されました。
CNC加工では、機械の切削工具はコンピュータによって制御されます。デジタル命令は、機械を正確な座標に指示し、人間の機械工が切削工具をワークピースのさまざまな場所に移動するのではなく、独立して機能できるようにします。
CNC加工プロセスはどのように機能しますか?
コンポーネントのコンピュータ化された3D設計は、CNC製造を開始する前に、コンピュータ支援設計(CAD)ソフトウェアを使用して製造されます。エンジニアは、CADソフトウェアを使用して部品の視覚的表現を生成することができます。3D形状は画面上で必要に応じて変更することができ、プログラムは時折シミュレーションを実行して、適切に設計された製品が実際にどのように機能するかを判断します。
CAD設計が完了すると、コンピュータ支援製造(CAM)ソフトウェアを使用して、事実上CNC機械の一連の命令である「Gコード」に変換されます。機械自体は、3次元(3D)形態を人と同じように理解することはできませんが、実行されると最終的に3D形状の開発につながる一連の簡単な指示を理解することができます。
Gコードは、機械モーターがいつ、どこで、どのくらいの速さで動作すべきかを指示します。これらのモーターは、Gコードによって指示されたように適切な部分から材料を除去することができるように機械を指示する。アーティファクト。
CADプログラムで作成された元の設計と一致する完全な部品は、すべての指示に従えば結果になります。その後、コンポーネントを改良したり、意図した機能に使用したり、繰り返し製造したりすることができます。
エンジニアは、設計を変換するために使用されるCADソフトウェアGコードでコンポーネントを作成します。Gコードは、ワークピース材料が部分的に完了する>に工具によって除去される工具を指定します。
CNC加工の利点
CNC機械加工は、プロトタイプや生産部品に広く使用されている製造プロセスです。これは、コスト、時間、機械加工部品の特定の機械的利点など、いくつかの要因によるものです。
Pリサイション
CNCマシンはコンピュータの指示に従うため、非常に正確で、最も熟練した人間のエンジニアよりも正確です。ほとんどのCNC機械は約0.02mmの精度であるため、複雑な部品を非常に厳しい公差で製造できます。
エラーの排除はメーカーにとって最優先事項であり、CNCマシンはエラーの可能性を大幅に低減します。
再現
コンピュータの命令から部品を作ることの素晴らしい点の1つは、何も変更せずにそれらの命令を繰り返すことができるということです。機器自体がよく維持されている限り、CNCマシンは同じ部品を何度も複製することができます。
手作業によるテクニックでははるかに難しく、最高のメカニックでさえ、毎回完璧なレプリカを作成するのに苦労しています。
拡張性
再現性は、生産のスケールアップにも有益な効果をもたらします。機械加工作業は複数回(および必要に応じて複数の機械で)繰り返すことができるため、企業は1つのプロトタイプを10万個の同一部品にすばやく変換できます。
製造業者は、デジタルファイルが安全である限り、機械加工された部品を無期限に複製することができます。
L人件費
すべての自動化作業には倫理的な考慮事項がありますが、CNCマシンを使用すると、従来の機械加工と比較して生産コストを削減できます。Gコードが作成されてマシンに送信されると、無人のままにしておくことができます。
もちろん、加工労力の削減が必ずしも過剰労働につながるわけではありません。代わりに、これらの機械工は、部品がCNC機械を離れたら、部品に優れた仕上がりを与えることに集中することを選択できます。
万芸
CNCマシンは、多種多様な材料を扱うことができ、複雑な形状の範囲を作成することができます。そのため、自動車部品から食品容器まで、さまざまな部品に使用されています。
E耐久性
ほとんどのCNCマシンは、比較的簡単なメンテナンスで24時間365日動作できます。切削工具がメンテナンスされ、必要に応じて交換される限り、CNC機械は印象的な耐久性を示すことができ、迅速な大量生産を可能にします。
CNC加工の欠点
CNC加工は多種多様な用途に使用されていますが、すべての製造作業に適しているわけではありません。その制約は、幾何学的制約からコスト要因まで多岐にわたります。
Cオスト
CNC機械は手動機械よりもはるかに高価な機器であり、これはCNC機械加工部品の価格に反映されています。しかし、CNCがより普及するにつれて、この価格差は小さくなります。
コスト要因も量に大きく依存します。1回限りの部品の場合、3D印刷はCNC加工に代わる安価な代替手段かもしれません。数十万の部品の場合、射出成形のような大規模な製造プロセスの方が費用対効果が高い場合があります。
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