CNC旋盤加工とは？その動作原理と利点と機械

CNC技術は製造業の中核であり、高精度と自動制御によって効率を高め、コストを削減している。CNCとはコンピュータプログラム制御のことで、CNC旋盤加工はこれに基づき、減算加工と機械加工を行う工程である。次に、CNC旋盤加工の定義、動作原理、旋盤の主要部品、旋盤の種類、操作方法、利点、用途、適した材料について説明する。

CNC旋盤加工とは？

CNC旋盤加工は、高度に自動化された減法的製造工程である。コンピュータ制御の工作機械が切削工具を正確にガイドし、材料を希望する形状に切削する間、高速スピンドル上にワークを配置することによって動作します。
高精度の円筒部品を効率的に生産することができ、特定の形状や内外ねじも扱うことができる。

CNC旋盤加工の仕組み

材料を加工する前に、エンジニアは専用のソフトウェアを使用して、製品の3Dモデルに基づいて詳細なプログラムを作成します。このプログラムは、主に Gコードツールパス、切削速度、送り速度、スピンドルの回転を制御するための正確な指示が含まれており、生産工程全体を体系的に制御します。

プログラムが完了すると、オペレーターはワークを確実にクランプします。 スピンドルチャック.プログラムがスタートすると、スピンドルは設定された速度でワークを回転させる。同時に、切削工具がワークピースに沿ってピンポイントで移動します。 X軸（直径を制御する） そして Z軸（長さをコントロールする） プログラムの指示に従って。注目すべきは ターレット CNC旋盤やターニング・センターにはさまざまな工具があり、そのすべてがコンピューター・プログラムとコードによって制御されている。より多くの工具を使用できる機械は、より高度で強力であり、複雑な設計に適している。

このプロセスでは、ワークピースが設計で要求された最終的な寸法と形状に達するまで、材料を徐々に除去していきます。加工プロセス全体は、エンジニアによってリアルタイムで監視され 閉ループフィードバック・システム 工具の位置を連続的に修正し、最終製品の極めて高い精度と一貫性を実現します。

CNC旋盤の主要コンポーネント

CNC旋盤の主な構成部品とその機能を紹介する：

 

スピンドル

スピンドルは工作物をクランプし、高速で回転させる役割を担っている。その回転速度と精度は、切削効率と部品の最終的な表面品質に直接影響します。

チャック

チャックは、ワークを主軸に確実に保持・固定するために使用します。安定したチャックは、高速回転や切削時にワークがずれるのを防ぎます。

タレット

タレットは、複数の切削工具を保持できる回転装置である。プログラムの指示に従って工具を素早く切り替え、さまざまな加工を行うことができる。

ベッド

ベッドは機械のベース構造であり、安定したサポートを提供します。その剛性は、加工プロセス全体の精度を確保するために非常に重要です。

ガイドレール＆サーボモーター

ガイドレールは、切削工具の正確な移動のための直線経路を提供し、サーボモーターは、ミクロンレベルの位置決めを達成するためにX軸とZ軸に沿って工具を駆動する役割を果たす。

テールストック

テールストックは、長いワークや重いワークを加工する際に、さらなるサポートを提供します。

クーラントシステム

クーラントシステムは、切削加工中に工具と工作物を冷却し、潤滑する。

制御システム／操作パネル

これはCNCマシンの頭脳である。オペレーターはこれを使ってプログラムを入力し、加工プロセスをモニターし、パラメーターを調整する。

一般的なCNC旋盤の種類

CNC旋盤にはいくつかの種類があり、それぞれにユニークなデザインと用途があります。適切な機械を選択することで、生産効率と部品の品質を最大限に高めることができます。

横型CNC旋盤

最も一般的で汎用性の高いCNC旋盤である。主軸は水平に配置され、切削工具は水平面に沿って移動し、工作物を回転させる。水平旋盤は、ほとんどの小型から中型部品の標準的な旋盤加工に適しています。

立型CNC旋盤

横型旋盤と異なり、立型旋盤は主軸が垂直に配置されている。このデザインは重力を利用するため、ディスクやリングのような大きく、重く、短い部品の旋盤加工に特に適している。また、ワークのクランプとローディングのプロセスも簡素化される。

複合旋盤

ターニング・フライス複合加工機は、ターニング・センターとも呼ばれ、高度に統合されたCNC旋盤である。ターニング機能だけでなく、ミーリングスピンドルも内蔵している。つまり、複雑な旋盤加工、フライス加工、穴あけ加工を1台の機械で行うことができ、効率と精度が大幅に向上する。

スイス型CNC旋盤

スイス型旋盤は、小径、長尺、高精度の部品を加工するために設計された特殊なCNC旋盤である。主な特徴は、"スライディング主軸台 "である。旋盤加工中、工作物はガイドブッシュの中を軸方向に移動し、工具を連続的かつ近距離で支持するため、細長い部品の変形を効果的に防ぐことができる。

CNC旋盤加工の種類

CNC旋盤は、さまざまな部品加工の要求を満たすために、多種多様な加工を行うことができます。ここでは、一般的なタイプをいくつかご紹介します：

 

ターニング

最も基本的な旋削加工。工具がワークの軸方向に沿って移動し、外周面から材料を除去して直径を縮小し、円柱、段差、またはテーパーを形成する。あらゆる外形輪郭を加工するための基礎となる。

つまらない

ボーリングは、ワークピースの既存の穴を拡大するために使用される。ドリル加工と異なり、ボーリング加工では、正確な寸法と滑らかな表面を持つ穴を加工することができ、内部形状を加工することもできます。

別れ

パーティング加工は、未加工の棒材から完成品を切り離すために行われる。これは通常、機械加工の最終工程であり、工具で正確に切り込み、ワークピースを切り離す必要がある。

グルーヴィング

ワークの内面、外面、またはフェース面に、特定の幅と深さの細い溝を作る加工。工具の形状は溝の形状に合わせ、Oリングやスナップリングのはめ込みによく使われる。

スレッディング

ねじ切り加工は、工作物の内面または外面にねじ山を加工するために使用される。この加工では、正確なピッチを形成するために、スピンドルの回転と工具の軸方向の動きを厳密に同期させる必要がある。

掘削

ドリル加工とは、ドリルで被加工物の中心軸に沿って穴をあける加工である。これは通常、その後の内径穴加工の準備段階であり、精密加工の基礎を築く。

ナーリング

ローレット加工とは、菱形や直線模様など、特定の模様のテクスチャーをワークピースの外面に押し付ける加工です。重要なのは、これが コールドフォーミング プロセスであり、材料を除去する切断プロセスではない。

CNC旋盤加工の主な利点

高い精度と一貫性

コンピュータープログラミングにより、CNC旋盤加工は極めて厳しい寸法公差と優れた表面仕上げを実現し、人為的ミスを減らすことができる。大量生産では、各パーツの品質と寸法が同じであることを保証することができ、これは製品の信頼性にとって非常に重要です。

効率化と自動化

CNC技術のサポートにより、工程は自動化され、作業効率が向上する。

多用途性と複雑性

CNC旋盤加工は、単純な円筒だけでなく、テーパー、独特なプロファイル、内ねじ、外ねじなどの複雑な形状の加工も可能です。各種金属からエンジニアリングプラスチックまで幅広い材料に対応し、部品設計に多くの可能性を提供します。

費用対効果

自動化によって人件費が削減される一方、その高い精度によって材料の無駄や不良部品の数も大幅に削減される。

CNC旋盤加工の代表的な用途

CNC旋盤加工は、精密な円筒部品を必要とする多くの産業で広く使用されています。以下はその具体例です：

航空宇宙産業

精度と信頼性が最重要視される航空宇宙分野では、CNC旋盤加工は重要部品を製造するための中核技術です。これには、着陸装置、エンジン ブッシング そして シャフトおよび各種高精度 コネクタ.

自動車産業

CNC旋盤加工は、エンジン、ドライブトレイン、シャーシの精密部品の製造における重要な工程であり、自動車の機能向上に役立つ自動車の部品製造においてかなり一般的である。用途としては 高精度ピストン, ドライブシャフト, 歯車そして 各種コネクター.

医療機器

医療分野では、材料の生体適合性とミクロン単位の精度が厳しく要求される。CNC旋盤加工は、外科用器具や整形外科用器具の製造に使用されています。 インプラント (ネジなど）、歯科用工具、精密流体制御 付属品.

一般機械・エレクトロニクス

広範な産業分野や家電分野でも、CNC旋盤加工は欠かせない。CNC旋盤は ベアリングハウジング, ブッシング様々なスレッド 付属品そして精度 コネクタ そして ハウジング 電子機器用。

CNC旋盤加工に適した材料

CNC旋盤で加工できる材料の範囲は広く、一般的な金属から高性能プラスチックまで、あらゆるものをカバーしています。適切な材料を選択することは、部品の性能と加工効率の両方を確保するために非常に重要です。

金属

• ステンレススチール： 優れた耐食性と高強度。医療機器、食品加工機器、高応力構造部品によく使用される。
• アルミニウム合金： 軽量で導電性が高く、加工が容易。航空宇宙部品、自動車部品、電子機器ハウジングに最適な素材です。
• 銅と真鍮： これらの材料は優れた電気伝導性と熱伝導性を持ち、切断が容易である。コネクター、バルブ、電気部品などに広く使用されている。
• 炭素鋼と合金鋼： これらは高強度で耐摩耗性に優れ、比較的安価である。シャフト、歯車、機械構造部品の製造に使われる標準的な材料である。
• チタン合金： 優れた強度対重量比と生体適合性で知られるが、機械加工は難しい。主に航空宇宙やハイエンドの医療用インプラントに使用されている。

プラスチック＆ポリマー

• ナイロン:優れた耐摩耗性と自己潤滑性を持つ。ベアリング、ブッシング、ギアなどによく使用される。
• POM（アセタール／デルリン）： 硬質で加工性に優れたエンジニアリングプラスチック。精密な嵌合を必要とする機械部品によく使用される。
• PEEK： 高温や化学薬品に優れた耐性を持つ高性能エンジニアリングプラスチック。航空宇宙や医療などのハイエンド用途に使用される。

ミネベアのCNC旋盤加工能力

CNC旋盤加工を理解すれば、それがあなたの製造ニーズに適しているかどうかがわかるでしょう。次のステップは、設計を完成させるための適切なパートナーを見つけることです。

MinHeはCNC旋盤加工において20年以上の経験があり、ISO 9001の認証を受けています。当社の製品は高い業界基準を満たしていますので、ご安心ください。

ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金、高性能エンジニアリングプラスチックなど、複雑な形状や幅広い材料の加工を得意としています。高度なCNC設備と効率的な自動化プロセスにより、試作品から量産品まで、高品質な部品をお客様に提供することができます。

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