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現代の製造機械は並外れた精度を備えています。その高速性により、複雑なプロジェクトを迅速に完了できます。CNC はこれらの機械の背後にある技術であり、精度の達成を可能にします。しかし、コンピュータ数値制御 (CNC) とは何ですか。そして、それが優れているのはなぜですか?
CNC 技術が普及していることは知っていますが、その仕組みを理解している人はいません。前回の記事では、さまざまな CNC マシンを見てきました。ただし、この記事は異なります。マシンを際立たせる CNC 技術にのみ焦点を当てます。それでは始めましょう!
コンピュータ数値制御 (CNC) の概要
CNC は Computer Numerical Control (コンピュータ数値制御) の略です。これは、いくつかのコードを使用してさまざまなマシンを実行するテクノロジです。これらのコードは、3D モデルまたは事前に作成された設計に基づいています。コンピュータは、これらのコードを使用して工作機械を実行します。コンピュータ化されたシステムが関与しているため、マシンは正確に作業を行います。
まず、CNC はマシンではありません。この神話は忘れてください。これは、さまざまなマシンで使用できるテクノロジです。このテクノロジは、マシンの精度と速度を向上させることを目的としています。過去のマシンは不正確で遅く、100% の精度を達成することはほぼ不可能でした。
その理由は、古いマシンには人間の関与が必要だったためです。ご存知のように、人間は常にエラーを起こしやすく、マシンの精度が低下しました。しかし、CNC テクノロジにより、マシンに人間の労力を注入する必要がなくなりました。簡単に言えば、製造マシンの動作が自動化されました。
CNC マシンはプログラムされたコードを使用して動作します。マシンはそれらの指示に従い、それに応じて動作します。このテクノロジは新しいものではありません。CNC 加工には数十年の歴史があります。ただし、どの機械でも CNC を使用するとコストが高くなります。しかし、その費用は価値があります。なぜでしょうか? それは、CNC によって機械のパフォーマンスと精度が向上するからです。
CNC システムのコンポーネント
CNC システムは単一のユニットではありません。代わりに、調和して動作するさまざまなコンポーネントで構成されています。これらのコンポーネントはそれぞれ独自の機能を実行します。CNC コンポーネントのいずれかが故障すると、CNC システムは機能しなくなります。これらのパーツのリストは次のとおりです。
- 入力デバイス
- CNC ソフトウェア
- フィードバック システム (センサー)
- CNC コントロール ユニット (コントローラー)
入力デバイスは、プログラムされた命令 (コード) をコンピューターに入力するために使用されます。CNC はコードを使用して動作することに注意してください。次の部分で、これらのコード化された命令について説明します。CNC ソフトウェアを使用すると、モデル/設計とコード化された命令を作成できます。コードは、タスクの種類によって異なります。
CNC コントロール ユニットは、非常に価値があります。このコンポーネントが CNC システムの心臓部であると言っても間違いではありません。コード化された命令を理解して解釈します。コードを解釈した後、ユニットはツールに特定の命令を送信します。すべての CNC システムには、精度を保証するフィードバック システムが付属しています。
コード化された命令が解釈されると、工作機械はそれに正しく従うでしょうか? CNC システムはフィードバック システムを使用してこれを判断します。このシステムは、制御ユニットにリアルタイムの情報を提供するセンサーで構成されています。偏差がある場合、制御ユニットはエラーを修正するために迅速に動作します。これらすべてのコンポーネントにより、CNC は非常に精密で正確になります。
CNC プログラム コードの種類
上で述べたように、CNC テクノロジはプログラムされたコードを使用して機能します。コードには 2 つの種類があります。名前は次のとおりです。
- M コード
- G コード
これらのプログラムされたコードはどちらも非常に重要です。G コードは、CNC マシンの切削工具の動きと関連しています。その目的は、切削工具の動作を定義することです。簡単に言えば、CNC マシンが実行するタスクを担当します。
一方、M コードは補助機能を実行します。ツールの動作とは関係ありません。代わりに、その機能には、冷却剤のオンとツールの交換が含まれます。また、スピンドルの起動と停止も制御します。M コードの例を挙げてみましょう。
- M05 コードは、スピンドルをオフにする指示を与えます
- M00 コードは、マシンの電源をオフにすることを示します
- M08 コードは、マシンの冷却システムのオンを定義します
同様に、他の多くの数値 M コードもさまざまな機能を実行します。 M コードと G コードはどちらも数値を使用します。各数値は制御ユニットに特定の情報を提供します。G01 と G02 はツールの時計回りと反時計回りの動きを示します。これらはコンピューターに送信される G コード命令です。
コンピュータ数値制御（CNC）はどのように機能しますか？
CNCテクノロジーは、精度が重要となる機械でよく使用されます。このCNCがどのように影響を与えるかを理解することが最も重要です。以下のセクションでは、機械におけるCNCシステムの動作と操作について説明します。このセクションでは、理解を深めるために簡単な手順を使用します。
1-デザインの形成
CNCマシンを使用する際の最初のステップは、必要な部品を設計することです。たとえば、金属片があり、それを特定の形状にしたいとします。必要な部品の必要な形状を機械から設計する必要があります。これらのデザインを作成するためのさまざまなソフトウェアが利用可能であり、CADが最もよく使用されるソフトウェアです。
CADを使用すると、3D設計モデルを作成できます。このデザインの作成は簡単ではないことを忘れないでください。設計に小さな間違いがあると、間違った出力になります。必要な専門知識がない場合は、専任の設計者を雇うことをお勧めします。通常、メーカーには、CADを使用して3Dモデルを作成する社内設計者がいます。
2-コード化された指示の作成
2 番目のステップはコード化された指示を作成することです。コンピューター システムは最初のステップで設計を受け入れません。代わりに、CNC 制御システムはコードを読み取ることしかできません。前に述べたように、コードには 2 つの種類があります。したがって、コード化された指示を使用して設計をカバーする必要があります。
自分でできますか? 答えは YES です。CAM (コンピューター支援製造) ソフトウェアは、設計をコードに変換するのに役立ちます。このソフトウェアは、指定された 3D モデルを理解して分析します。解釈した後、特定の形状または設計のコード化された指示を作成します。コンピューター システムは、これらのコードを指示のように扱います。
3- コードの供給と実行
CNC マシンは入力デバイスで構成されています。これらのデバイスは、プログラムされた指示をコンピューターに供給するのに役立ちます。CNC システムのコントロール ユニットはこれらのコードを解釈して指示を理解します。その後、コントロール ユニットは特定の指示に従うようにマシンにメッセージを送信します。
マシンは、切断または成形用のツールで構成されています。これらのツールは、コントロール ユニットの指示に従います。覚えておいてください、制御ユニットはコードを分析した後、ツールがどのように動くかを定義します。したがって、ツールは指示に従って動きます。ツールは関連するアクションを実行します。たとえば、切削ツールは材料を切断します。
反対に、研削ツールは材料を研削します。この CNC テクノロジはさまざまなマシンで使用できることを覚えておいてください。たとえば、フライス盤、旋盤、研削盤はこのテクノロジを使用します。したがって、ツールは特定のタスクを実行して正確な出力を作成します。CNC システムの制御ユニットは、コードの実行に不可欠な役割を果たします。
4- フィードバック システムの役割
上で述べたように、CNC システムは多くのコンポーネントで構成されています。いずれかのコンポーネントが指示から逸脱すると、マシンは間違った出力を出します。このような場合、フィードバック システムが役立ちます。CNC マシンは、CNC システム全体の動作を監視するセンサーで構成されています。いずれかのパーツが故障すると、センサーが問題を検出します。
したがって、エラーに関するメッセージを制御ユニットに送信します。その結果、制御ユニットはマシンの精度に影響を与えるエラーを修正します。このフィードバック システムは非常に重要です。覚えておいてください、CNC マシンは一般的にエラーを起こしません。問題が発生した場合、マシンはそれに応じて動作し、完璧な出力を生成します。
CNC技術の利点
上のセクションでは、さまざまなマシンで CNC システムがどのように機能するかについて説明しました。CNC マシンは高価であることを覚えておいてください。しかし、CNC テクノロジーは高価格の価値があると言う人がいるでしょう。なぜか疑問に思ったことはありませんか? では、CNC テクノロジーがなぜそれほど要求が厳しいのか、説明しましょう。
1- 精度
CNC システムはプログラムされた指示を使用します。制御ユニットは、マシンのツールがそれらの指示に従うようにします。このようにして、ツールは材料を正確に切断して成形します。人間の労力はかかりません。CNC システムは自動化されているため、供給したものが得られます。不正確さの可能性はありません。
2- 速度
以前は、製造マシンは非常に低速でした。人間はそれらのマシンを操作するために手動で作業する必要がありました。しかし、CNC テクノロジーは効率を改善しました。必要なのは設計とコード化された指示だけです。コンピューター化されたシステムが指示を受け取り、作業を完了します。必要な数の部品を製造するために作業します。
3- 複雑な部品
CNC テクノロジーは複雑な形状を作るのに役立ちます。かつては、複雑な部品を作るのは非常に面倒で、ある程度の専門知識が必要でした。しかし、CNC 技術は複雑な形状を簡単に作るのに役立ちます。材料の単純な形状や複雑な形状を作るのに要する時間は同じです。必要なのは 3D モデルまたは設計だけです。CNC マシンが残りの作業を行います。
4- エラー補正
上記のセクションでは、フィードバック システムについて説明しました。センサーはこれらの CNC マシンの動作を監視します。エラーがある場合、センサーは制御ユニットにメッセージを送信します。その結果、コントローラーはエラーを克服するためにすぐに動作します。したがって、CNC 技術がエラーを補正するため、100% の精度が得られます。
5- 汎用性と品質
CNC 技術により、マシンは非常に汎用的になります。あらゆる種類の形状を作成でき、あらゆる材料サイズで作業できます。たとえば、CNC マシンは航空機部品を作成できます。同時に、ナットやネジなどの小さな部品も製造できます。これにより、長期的には非常に効率的になります。
CNC 技術が素晴らしい発明であることは周知の事実です。製造プロセスの精度が向上しました。多くの現代の機械がこの技術を使用しています。多くの人は、CNC は特定のデバイスだと考えています。しかし、これは真実ではありません。この CNC は完全なシステムです。多くの部品とコンポーネントで構成されています。
結論
CNC 技術が素晴らしい発明であることは周知の事実です。製造とさまざまな表面粗さのプロセスの精度が向上しました。多くの現代の機械がこの技術を使用しています。多くの人は、CNC は特定のデバイスだと考えています。しかし、これは真実ではありません。この CNC は完全なシステムです。多くの部品とコンポーネントで構成されています。
この CNC システムは、さまざまな機械と連携して精度を高めます。たとえば、CNC フライス盤は、材料を正確に切断するのに役立ちます。CNC 研削盤は、あらゆる物体を研削するのに最適です。この技術には、非常に多様な用途があります。使用場所に制限はありません。このガイドが、CNC についてさらに詳しく知るのに役立つことを願っています。