CNC マシンの種類

コンピュータ数値制御 (CNC) 機械は製造業に革命をもたらした, 比類のない精度を提供します, 再現性, と効率. 特定のプロジェクトやビジネス ニーズに適したツールを選択するには、さまざまなタイプの CNC マシンとその機能を理解することが不可欠です。. この包括的なガイドでは、さまざまなタイプの CNC マシンについて説明します。, 彼らのカテゴリー, 要件に最適なタイプを選択する方法.

CNCマシンとは?

CNC (コンピュータ数値制御) マシンは、CAD を使用して工具や部品の動きを制御することにより、製造プロセスを自動化するプログラム可能なデバイスです。 (コンピュータ支援設計) とCAM (コンピュータ支援製造) 設計ファイルを機械の動きを制御する命令に変換するソフトウェア.

CNC マシンは、さまざまな操作を高い精度と再現性で実行できます。, 大量生産と複雑な部品の製造が可能になります. CNC マシンは自動車分野で広く使用されています, 航空宇宙, エレクトロニクス, 医学, および他の産業.

CNC機械システムの基本要素

CNC 機械システムは通常、次の要素で構成されます。:

1. コントローラ: Gコードを読み取って解釈するCNCマシンの頭脳 (機械語) 機械の動きを制御するために.
2. 駆動方式: コントローラーのコマンドを実行するモーターとアンプが含まれます.
3. マシンインターフェース: ヒューマン・マシン・インターフェース (HMI) コマンドを入力したり、動作を監視したりするため.
4. 切削工具: エンドミル, ドリル, 旋盤, 材料の切断や成形に使用されるその他のツール.
5. フィードバックシステム: 正確な位置決めと誤差修正のための機械のパフォーマンスに関するリアルタイムデータを提供します.

さまざまな種類の CNC マシン

CNCマシンにはさまざまな種類があります, それぞれが特定のタスク用に設計されています:

1. ミルCNCマシン:

• • 関数: 回転切削工具を使用して、静止したワークピースから材料を除去します, 平らな表面を作成するのに最適, 穴, とポケット.
  • アプリケーション: さまざまな素材で複雑な形状や複雑なデザインを作成するのに適しています.
  • 制限： 加工できるサイズは、機械を収容する筐体のサイズと切削工具が移動できる最長距離によって異なります。.

2. CNC マシンを回転させる:

• • 関数: CNC旋盤とも呼ばれます, これらの機械はワークピースを回転させながら、切削工具でワークピースを成形します。, シャフトなどの円筒部品に最適, ブッシング, とボルト.
  • アプリケーション: 金属やプラスチックなどの材料の旋削加工によく使用されます。.
  • 制限： この機械による製品の製造方法により、, 左右対称の部品を作った方が良い.

3. CNC研削盤:

• • 関数: 研磨ホイールを使用して表面を滑らかに仕上げます, 高精度と表面品質を得るために仕上げ作業によく使用されます.
  • アプリケーション: 仕上げ加工や非常に細かい公差の作成に使用されます。.
  • 制限： の CNC 研削盤は非常に遅い速度でワークピースから材料を除去します. このため、主に仕上げまたは平滑化機械として使用されます。.

4. CNC ドリリングマシン:

• • 関数: 回転ドリルビットを使用して丸い穴を作成するように設計されています。; 穴にねじを入れるためのタッピングと組み合わせて使用​​することがよくあります.
  • アプリケーション: さまざまな材料に正確な穴を作成するために一般的に使用されます.
  • 制限： 機械の主な制限の 1 つは、作成できる穴の寸法です。. 専用のドリルビットを使用せずに十分な深さまたは大きな穴を開けるのは困難です.

5. 放電加工 (放電加工機):

• • 関数: 放電を使用してワークピースから材料を侵食します, 従来の切削工具では困難だった複雑な形状の作成が可能です。非接触で加工を行います。, あらゆる硬度の部品に対応できるようにする.
  • アプリケーション: 硬質材料の機械加工や複雑な形状の作成に適しています.
  • 制限： EDMは導電性材料に限定されます, セラミックのような非導電性材料には適さない, 木材, とプラスチック.

6. プラズマ切断CNCマシン:

• • 関数: 高温プラズマトーチを使用して材料を切断します。, スチールやアルミニウムなどの導電性材料に適しています.
  • アプリケーション: 鋼やその他の導電性材料の切断に最適.
  • 制限： これらの機械は材料を溶かして切断する際に膨大な熱を発生します。. この熱は、切断された材料の表面仕上げに影響を与えることがよくあります。, 熱影響部が生じる. もう 1 つの制限は、この機械で切断できる材料の範囲が限られていることです。, 金属やその他の導電性合金のみを切断するため.

7. ウォータージェット切断CNCマシン:

• • 関数: 研磨剤を混ぜた水を高圧噴射し、熱を発生させずに材料を切断します。, 厚くて熱に弱い材料の切断に最適.
  • アプリケーション: ゴムに適した多用途の切削ソリューション, レザー, グラスファイバー, 回路基板, フォーム, 紙, セラミック, ガラス, 石, そして板金.
  • 制限： 最大の欠点の 1 つは、ウォータージェット切断速度が他の切断方法に比べて遅いことです。. この速度の低下は、カーブしたカットやコーナー付近で特に顕著です。.

8. レーザー切断CNCマシン:

• • 関数: 集束レーザービームを利用して材料を高精度に切断または彫刻します. レーザービームは、導電率に関係なく材料を切断して、目的の製品や形状を作成します。.
  • アプリケーション: 金属の切断によく使用されます, プラスチック, 木材, と生地.
  • 制限： レーザー切断 CNC マシンの制限の 1 つは、CNC マシンで切断できる材料の最大厚さが 2.75 インチであることです。.

9. CNCルーターマシン:

• • 関数: 木材の切断によく使われます, プラスチック, そしてより柔らかい素材, CNCルーターには高速回転スピンドルがあり、滑らかな仕上がりを実現します。.
  • アプリケーション: 看板に最適, キャビネット, そして装飾的な仕事.
  • 制限： CNC ルーター マシンの全体的な動作は、さまざまなコンポーネントが原因でかなりのノイズが発生する可能性があります。.

10. 多軸CNCマシン:

• • 関数: 多軸 CNC 機械は 4 方向以上に移動可能, 2軸または3軸機械と比較して, 多軸加工はより複雑で、より正確な部品を製造します. より優れた柔軟性を提供し、4 軸から最大 12 軸の構成まで対応します。.
  • アプリケーション: 複数の角度からの加工が必要な複雑な部品に最適.
  • 制限： これらのマシンは、 2 および 3 軸タイプであり、最適なパフォーマンスを得るには熟練したオペレーターが必要となることがよくあります。.

11. 3D プリンター:

• • 関数: デジタル ファイルから部品を層ごとに構築する CNC マシンの一種, プラスチックなどの素材を使用している, 樹脂, と金属.
  • アプリケーション: プロトタイピングに広く使用されています, 製造業, カスタマイズされた製品の作成.
  • 制限： この CNC 装置の調達とこのプロセスを使用したコンポーネントの製造コストは非常に高額です. また, 3D 印刷速度が遅い, 特に大量生産プロセスに使用される場合.

12. CNC自動工具交換装置:

• • 関数: ATCとも呼ばれます, 手動介入なしで複数のツールを単一のセットアップで使用できるようにすることで、生産性を向上させます。.
  • アプリケーション: 生産性を向上させ、実稼働環境のダウンタイムを削減します.
  • 制限： 高い故障率, 長い工具交換時間, ツールマガジンの容量が少ない.

座標軸数によるCNC機械の種類

CNC マシンは、動作する座標軸の数に基づいて分類できます。:

2-アクシス CNC マシン:

2-軸CNCマシンは最も単純なタイプです, Xに沿って操作する (水平) そしてY (垂直) 軸. 通常は直線カットに使用されます, 穴あけ, またはワークピースの位置を変更せずに単一の表面を処理します.

3-アクシス CNC マシン:

最も一般的な CNC マシンは 3 軸モデルです, 標準の X 軸と Y 軸に深さの Z 軸を追加します。. 静止したワークピース上で作業し、さまざまな作業を処理できます。 2.5 寸法, 基本的な加工に多用途に使用できる.

4-アクシス CNC マシン:

これらの機械には A 軸が含まれています, これにより、X 軸に沿った回転が可能になります。, Xに加えて, Y, と Z 軸. この機能は、切り抜きや円弧切断などのタスクに最適です。.

5-アクシス CNC マシン:

5-軸 CNC マシンが C 軸を導入, 切削工具が旋回できるようにする. この設定により、5 つの表面を同時に加工できます。, 医療機器に最適な高精度部品の製造.

7-アクシス CNC マシン:

7-アクシスマシンにはワークピースを回転させるための 3 つの軸があります, ツールの移動用に 3 つ, アーム回転用の追加の E 軸. 複雑な部品を作成できるため、航空宇宙産業に適しています。, 医学, および軍事コンポーネント.

9-アクシス CNC マシン:

5軸フライス盤と4軸旋盤の組み合わせ, 9-軸 CNC マシンは内部部品と外部部品の両方の機能を効率的に処理します. 歯科インプラントの製造によく使用されます。, 医療器具, および高度な航空宇宙コンポーネント.

12-アクシス CNC マシン:

これらの機械は 2 つのカッティング ヘッドを備えています, それぞれが X に沿って移動可能, Y, Z, あ, B, およびC軸. この構成により、優れた精度でより迅速な生産が可能になります。, 大容量に最適, 複雑な機械加工作業.

CNC工作機械の種類とサーボシステム別

CNC マシンはサーボ システムに基づいて分類することもできます:

オープンループ制御システム: フィードバック機構を持たない基本的な制御システム; コストは低いが精度は低い.

セミクローズドループ制御システム: いくつかのフィードバックを使用してエラーを修正します; コストと精度の中間の選択肢.

閉ループ制御システム: 完全なフィードバックを備えた先進的なシステム, 高精度と最小限の誤差を実現.

移動軌跡に応じたCNCマシンの種類

さまざまな CNC マシンが特定のパスに従うように設計されています:

ポイントコントロール: ツールパスの開始点と終了点を制御します, たどったパスではなく位置決めに重点を置く.

リニア制御: 点間の直線移動を保証, 穴あけやタップ加工によく使用されます.

輪郭制御: ツールパスを継続的に制御します, 曲面または輪郭のある表面の作成を可能にする.

最適な CNC マシンの種類を選択する方法?

ビジネスに最適な CNC マシンを選択する場合, いくつかの要素を考慮する必要があります. 理想的なマシンはビジネスの性質によって異なります, 製造する製品の種類, そして生産規模. CNC マシンを選択する際の重要な考慮事項は次のとおりです。:

業種

経営するビジネスの種類によって選択肢は大幅に狭まります. 小規模な CNC ショップの場合, 数台の CNC ルーターで十分かもしれません. 逆に, 大規模な製造作業では、より大きな規模の製造が必要になる場合があります, より多用途な多機能 CNC マシン.

スペアパーツの入手可能性

CNCマシン, 他の機器と同様に, 磨耗したり壊れたりする可能性があります. 技術者が簡単に修理できるブランドまたはモデルを選択することが重要です, スペアパーツがすぐに入手できる. 部品の入手可能性は、ダウンタイムと生産をどれだけ早く再開できるかに直接影響します。.

製品要件

必要な特定の CNC マシンは、製造する製品の複雑さに大きく依存します。. 単純な製品には CNC 旋盤または 3 軸フライス盤のみが必要な場合があります. しかし, より複雑なアイテムの場合, 1 回のセットアップで複数の操作を実行できる 5 軸 CNC マシンの方が効率的です。. 専用機械, スイス旋盤など, 少量の製品を大量に生産するのに最適です, 複雑な円筒形のパーツ.

電力要件

CNC マシンは一般に大量の電力を消費します, 多くの場合、効率的に動作するには三相電力が必要です. 施設が新しい CNC 機器に必要な電力を供給できることを確認することが重要です. また、新しいマシンを追加するときに電源容量を超えないようにするために、現在の電力使用量を評価する必要もあります。.

加工対象物

加工する予定の材質は重要な要素です. 機械は硬質合金を正確にフライス加工できるほど頑丈でなければなりません. 一方で, 軟鋼のような柔らかい材料には、必要な公差を維持できる精密機械のみが必要な場合があります.

これらの要素を考慮すると、, 生産ニーズやビジネス要件に最適な CNC マシンを選択できます.

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内容参照：https://waykenrm.com/blogs/types-of-cnc-machines/