CNC加工

CNC加工は、コンピュータ制御の工作機械を用いて材料を加工・加工する高度な切削加工プロセスです。切削工具やその他の機械部品の動作はコンピュータプログラムによって制御されます。  

この自動化された高精度のプロセスは、部品のコンピュータ支援設計 (CAD) から始まり、CNC プログラムの作成、機械のセットアップ、機械加工プロセス、そして最後に仕上げの手順が続きます。 

CNC 加工は、厳しい公差を実現できる精密なプロセスであるだけでなく、繰り返し実行可能で、コスト効率が高く、エラーが発生しにくく、設計や材料の汎用性も非常に高いという特徴があります。 

その汎用性は、CNCフライス加工、CNC旋削加工、CNC穴あけ加工など、様々な加工に対応できることにまで及びます。部品の複雑さに応じて、これらの加工プロセスを組み合わせて使用​​することも可能です。 

CNC 加工にはさまざまなオプションと機能があるため、時間、材料の選択、コストなどを最適化するために、加工プロジェクトの最初から CNC 加工の専門家に依頼する価値があります。

CNC 加工とそれがプロジェクトにどのような付加価値をもたらすかについての詳細は、引き続きお読みください。 

 

CNCマシニングとは何ですか？

コンピュータ数値制御（CNC）加工は、その費用対効果、精度、正確さから製造業者に高く評価されている高度な切削加工プロセスです。市場投入可能な製品の製造に使用され、 プロトタイプこちらもご覧ください：ベベル加工

このプロセスには、G コード プログラムが正確な材料除去操作を制御できるようにする特別なメカニズムが含まれます。 

Gコードは、CNCマシンで使用される特殊なCNCプログラミング言語です。機械に位置、速度、時間を指示する「幾何学的コード」です。 

CNC 加工の大部分は従来の切断操作によって実行されますが、レーザー切断、ウォータージェット切断、放電加工 (EDM) などの操作もあり、それらの接続にはコンピューター制御の精度が求められます。 

CNC工作機械の基本部品は、入力装置、機械制御ユニット（MCU）、駆動システム、工作機械本体、フィードバックシステム、そして表示装置です。CNC旋盤のような従来の工作機械では、さらにテールストック、ヘッドストック、チャック、クーラントシステムなどの部品が含まれます。 

CNC加工は、正確な部品を繰り返し生産し、さまざまな操作をさまざまな方法で処理できるため、非常に人気があります。 材料、大規模にコスト効率よく運用できます。 

 

CNC加工の歴史 

数値制御（NC）工作機械の先駆者は、技術の進歩によって現代のCNC加工機能が導入される以前の1940年代にまで遡ります。初期のCNC加工技術の多くは、ジョン・パーソンズと彼のパンチカードの発明によるものと広く考えられています。 

パンチカード

CNC加工は、フライス盤の設計と加工指示の入力にかかる時間を短縮するという発想から、フライス盤の自動化に初めて利用されました。当初は熟練した加工技師が必要だったことが大きな課題でした。 

これをきっかけに、マサチューセッツ工科大学 (MIT) は自動座標生成用のプログラミング言語を開発しました。 

時間の経過とともに、コンピュータは大幅に進歩し、よりアクセスしやすくなり、CNC加工は非常に効率的で、多用途で、費用対効果の高いものになりました。 CNC精密加工部品. 

 

CNCマシンの基礎と作業プロセス

基本的に、CNCマシンはCNCプログラムを使用して部品を加工するために構築されています。CNCマシンの製造プロセスは、CADモデルの設計、CNCマシンの準備、CADファイルからCNCプログラムへの変換、そして加工操作という4つの主要なステップに分けられます。 

これらの工程を通して、複数の機械部品が連携して最終結果を実現します。CNCコントローラがプログラムを読み取り、機械の軸が所定の方向に移動し、切削工具がスピンドル上で回転し（該当する場合）、ワークテーブルがワークピースを保持する、といった動作が行われます。 

ステップ1：CADモデル設計 

CADモデル

最初のステップは、ジオメトリのタイプ、加工する材料の量、幾何寸法公差 (GD&T) などの情報を保持する 3D CAD 設計を生成することです。 

ステップ2：CADファイルの変換

次は、CADモデルのGコードを生成します。CNC工作機械に理解可能な命令を入力します。このプロセスには、工作機械のコンピュータに搭載されているCAM（コンピュータ支援製造）プログラムが関与します。変換を手動で行うかロボットで行うかは、CNC工作機械によって異なります。 

ステップ3：CNCマシンの準備

CNCマシンのセットアップ

タスクのために CNC マシンを準備する際には、主に CNC プログラムがマシンにアップロードされていることを確認する必要があります。 

ステップ4：機械加工

加工操作の前に、機械のアプローチ動作を設定します。その後、CNC工作機械にGコード命令を用いてプログラムを実行させ、ワークピースを加工します。 

CNCプログラミングについて

CNCプログラミングとは、CNC加工プロセスを制御するための一連のコマンドを適用することを指します。CNCマシンで最もよく使用されるプログラミング言語はGコード（RS-274Dとも呼ばれます）です。これらのコードはほとんどの場合「G」で始まり、それぞれのコードが特定の機械動作を指示します。 

以下に、一般的な G コードとその意味を示します。 

いくつかのGコードとその意味

Gコードに加えて、Mコード（その他のコード）があります。これらのコマンドは、機械のシャットダウンやクーラントの供給といった非幾何学的な操作に使用されます。 

これらのコードの前には「M」が付きます。以下に例を示します。

M00 – プログラム停止

M02 – プログラム終了

M05 – スピンドルストップ

 

CNC加工における許容差

公差仕様は、CNC加工のための包括的なCAD設計の中核を成します。設計者は、主要な公差カテゴリーの用途とコストへの影響を理解する必要があります。 

機械加工公差を厳しく設定すると、達成が困難になるため、コストが高くなります。公差が規定されていない場合は、少なくとも±0.1mmの標準公差を設定することをお勧めします。そうでない場合は、設計者は3つの公差を記載した2D図面を提供する必要があります。 

CNC 加工部品を定義するための主な許容差の種類は、寸法許容差、幾何公差 (GD&T)、表面テクスチャ許容差、はめあいおよび制限許容差 (穴/シャフト システム)、および位置およびデータムベースの許容差です。  

寸法許容差

これは、直径、厚さ、長さ、その他の形状寸法に適用されます。角度公差と直線公差もこのカテゴリに含まれます。図面に記載されていない場合、機械工は一般公差としてISO 2768-1を使用する必要があります。 

表1：CNC加工における線形公差

幾何公差（GD&T）

GD&Tカテゴリは、フィーチャの方向、位置、および形状に使用されます。考慮される具体的な公差は、形状公差、位置公差、方向公差、および振れ公差です。 

ISO 1101 に関連する英国規格 BS 8888 は、GD&T を定義します。 

表面テクスチャの許容差

表面性状の許容差は、CNC加工部品の表面仕上げまたは粗さを定義します。これらの許容差の基準となる規格は、BS EN ISO 1302（現在はISO 21920-1:2021）です。 

はめあいと許容差（穴/シャフトシステム）

これらの許容差は、2 つの嵌合部品に対するもので、BS EN ISO 286 (旧 BS 4500) で定義されています。ここでは、クリアランス フィット、トランジション フィット、および干渉フィットが適用されます。 

表2: 穴のISO公差表の一部（出典： https://www.tribology-abc.com/calculators/iso_holes.htm)

位置およびデータムベースの許容差

これらの許容差は、フィーチャの他の部分に対する位置に関するものです。 

 

CNC 加工の利点は何ですか?

CNC 精密加工 サービスは、最高の精度で一貫した結果を提供することから、多様な要求に対応する柔軟性、そしてコストと時間の節約にも大きく貢献することまで、多くの利点を提供し、ビジネスを予想外の高みへと導くことができます。CNC加工の利点を以下に列挙します。 

優れた精度 

CNC マシンの精度は、代替技術や、より手動的な加工方法と比較して、ユーザーや部品の顧客が最初に気づく利点です。 

コンピュータ制御を核としたCNC加工では、最大±0.0025mmの公差を実現できます。手作業による加工では到底及ばない性能で、生産回数に関わらず加工結果は一定です。 

コストと時間の節約

CNC加工はコストと時間を大幅に節約します。プログラムが準備できれば、あとは機械が最小限の人的労力で作業します。人的ミスがないため、部品は規定の時間内に生産されます。人的ミスに関連するコストも回避できます。 

強化する方法も様々あります CNC加工費 製品の節約、以下を含む：

• デザイン要素の最適化 
• 適切な材料の選択 
• バッチ生産
• 自動工具交換装置の使用
• CNCマシンの予防保守とケア

多用途 – 素材の選択肢

メーカーはCNC加工に幅広い材料を使用し、優れた成果を上げることができます。ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタン合金などの金属から、ポリアミド、アクリル、PEEKなどのプラスチックまで、CNC加工は通常、部品製造​​の主要な選択肢となります。 

 

CNC 加工の欠点/制限は何ですか?

CNC 加工は、初期コストの高さ、処理速度の遅さ、トレーニングの必要性などの制限があります。;

初期費用が高い

CNC工作機械は購入費用が高く、その後のセットアップ費用も高額になる可能性があります。しかし、部品1個あたりのコストは 大型CNC加工 通常、大規模な生産工程でも管理可能です。 

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小バッチCNC加工

比較的遅いプロセス

CNC 加工は、ダイカストや射出成形などの代替方法と比較すると遅いと考えられます。 

トレーニングの要件

CNC加工士が必要

CNC加工プロセスは自動化されているとはいえ、誰でも扱えるわけではありません。実際、機械工は数学、機械ソフトウェア、機械メンテナンス、そして問題解決能力に関する知識を持つ専門家として認められています。 

これは特に 多軸加工、 例えば、 5軸 機械加工。 3軸CNC加工 平均的な工場労働者を超えるレベルの専門知識が必要です。 

 

CNCマシンの主な種類

CNC工作機械には様々な種類があり、それぞれ異なる用途向けに設計されています。CNC旋盤、CNCフライス盤、CNCグラインダー、CNCドリルマシン、CNCスイス旋盤などです。その他、放電加工機（EDM）、プラズマカッター、レーザーカッター、ウォータージェットカッター、CNCルーターなどがあります。  

CNC旋盤

CNC旋盤は旋削加工用に設計されており、固定された切削工具で回転するワークピースを加工し、対称的な形状を作ります。CNC旋盤には、その利点と機能に応じて様々な種類があります。

• モーター旋盤 – プーリー駆動方式の代わりにモーターを使用する標準的な旋盤タイプ
• 工具室旋盤 – 工具や金型の製造、同様に少量生産で高精度な作業向けに設計されています。 CNC機械工場. 
• タレット旋盤 – このタイプは、より完璧な部品生産のための独自のツールシステムを備えています

タレット旋盤

• クイック旋盤 – シンプルでセットアップが簡単で、高速かつ効率的な旋削作業が可能
• CNCターニングセンター – これは他の機種よりも先進的で、タレット機能、フライス加工機能、そして2つのスピンドルを搭載できます。スピンドルは垂直型と水平型があります。 

CNCミル 

CNCフライス盤は、回転式カッターを用いてワークピースから材料を削り取り、単純な形状から複雑な形状まで様々な形状を加工します。金属から非金属まで、様々な材料を加工できるように設計されています。 

CNC ミルは、垂直マシニング センター (VMC) と水平マシニング センター (HMC) という 2 つの大まかなカテゴリに分類されます。 

立型マシニングセンター (VMC) – スピンドルは垂直に向いている

横型マシニングセンター（HMC） – スピンドルは水平に向いている

横型マシニングセンター（HMC）

CNCグラインダー

CNCグラインダーは、コンピュータ制御によってワークピースから材料を正確に削り取る研削ホイールで構成されています。この機械は、平面研削、円筒研削、センターレス研削、内面研削、特殊研削を行うことができます。 

CNCグラインダー

CNCボール盤

CNCドリルマシンは、材料に精密な穴を開けるために設計されています。複雑な部品の製造に役立ちます。こちらもご覧ください：複雑なCNC加工

CNCボール盤

CNCスイス旋盤 

CNC スイス旋盤またはスイス旋盤は、小さくて複雑な部品を製造するために設計されています。  

放電加工機（EDM） 

この技術は、電気火花を発生させ、ワークを設計形状に加工します。従来の方法では加工できない硬質材料の加工に最適です。 

プラズマカッター 

CNC プラズマ切断では、正確に制御された高速のイオン化ガス (プラズマ) ジェットが導電性材料を切断します。 

CNCプラズマカッター

レーザーカッター 

レーザーカッターは、制御された強力なレーザーを用いて材料を切断または彫刻します。コンピュータープログラムがレーザーヘッドの動きを制御し、レーザーを照射して材料を溶かしたり蒸発させたりします。 

ウォータージェットカッター

強力なジェット噴射（通常は研磨剤と併用）をコンピュータ制御で行い、材料を切断します。花崗岩、金属、複合材、木材などを切断できます。 

CNCルーター

CNCルーターは主に木工業界で使用され、精密な切断、彫刻、成形を行います。また、他の柔らかい素材にも使用できます。 

さまざまなCNC加工操作

CNC加工の作業数は、加工可能な部品の数が多いため、非常に多くなります。これらの作業は、旋削加工、フライス加工、穴あけ加工、その他に大別できます。 

CNC旋削加工

これらの加工は、回転するワークピースと固定された切削工具によって定義されます。切削工具はワークピースの表面を加工し、材料を除去します。旋削加工では、シャフトやロッドなどの円筒形または円形の部品が製造されます。 

シャフト

CNCのリストはこちら 旋削タイプ;

• 退屈な 
• 訓練 
• 溝切り/突切り
• ねじ切り 
• ターニング 

CNCフライス加工

In CNCフライス盤ワークピースは固定されており、多点切削工具が移動／回転します。回転工具はワークピースから材料を剥離するように削り取ります。 

CNCフライス加工は、ワークピースにポケット、アンダーカット、平面を作るのに最適です。CNC旋削加工と同様に、フライス加工は金属、プラスチック、木材など、幅広い材料に使用できます。 

CNC ミリングの具体的なオプションは次のとおりです。

• スラブ（周縁）フライス加工
• 正面フライス盤
• プレーンフライス盤
• 角度のあるフライス加工
• ポケットフライス加工

穴あけ加工用CNC加工

CNC加工の汎用性は、ドリルビットを用いて穴を開ける能力に表れています。ドリルビットを用いる方法以外にも、リーマ加工やボーリング加工によってもCNC穴あけ加工が可能です。 

ドリリングは基本的な穴を開け、リーマ加工とボーリングは既存の穴を改良します。 CNCボーリング 欠陥を減らし、表面粗さを低減します。リーマ加工と同様に非常に時間のかかる工程ですが、穴の表面品質と寸法精度を向上させることを目的としています。詳細はこちらをご覧ください。加工欠陥

その他のCNC加工作業

その他のCNC加工作業は、上記で説明した基本カテゴリには含まれませんが、CNC製造において同様に不可欠です。最も一般的なものは以下のとおりです。

• 放電加工（EDM）
• 研削 
• CNCレーザー切断
• CNCウォータージェット切断 

CNCウォータージェット切断

• CNCプラズマ切断 
• CNCホーニング
• CNCブローチ加工
• CNC ルーティング

続きを読む: 

フライス加工と旋削加工, 

 

CNC加工材料

CNC加工材料 金属、プラスチック、およびソリューションを含む ガラス加工金属部品は、強度、耐久性、耐熱性、硬度の点で主に好まれます。機械加工されたプラスチック部品は、軽量性、耐薬品性、電気絶縁性の点で選ばれます。こちらもご覧ください：マーシャルの被削性

CNC加工用金属合金

部品に使用される最も一般的な CNC 金属合金は次のとおりです。

アルミニウム合金

アルミニウム合金は、優れた加工性、高い強度対重量比、耐腐食性、導電性を備えているため、CNC加工でよく使用されます。この合金のCNC加工サービスは、アルミニウム5083、アルミニウム6061、アルミニウム7075、アルミニウム6082に重点を置くことが多いです。 

CNC 加工されたアルミニウム部品

合金鋼

合金鋼は炭素に加えて、硬度と耐久性を高めるために他の合金元素を含んでいます。耐食性と耐薬品性は低いものの、優れた機械的特性を備えています。CNC加工に使用される合金鋼の種類は、4140と4340です。 

軟鋼 

軟鋼は低炭素鋼の別名で、溶接・加工可能な金属の一種です。軟鋼はCNC加工において非常に一般的であり、特に1018鋼が広く使用されています。

ステンレス鋼

ステンレス鋼合金の機械加工部品は、その強度と耐腐食性で知られています。また、溶接や機械加工も容易です。人気の高いオプションには、 鋼CNC加工 ステンレス鋼 304、ステンレス鋼 316、ステンレス鋼 303、およびデュプレックス 2205 ステンレス鋼です。 

工具鋼

工具鋼は非常に硬く、耐摩耗性と耐熱性に優れています。この材料は、金型、鋳型、その他の製造ツールの信頼性の高い材料として使用されます。工具鋼D2と工具鋼A2が最もよく使用されます。 

CNC加工用プラスチック

CNC 加工によく使用されるプラスチックは次のとおりです。

• ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン） 
• アセタール/POM(ポリオキシメチレン) 
• PC（ポリカーボネート） 
• PMMA（ポリメチルメタクリレート）またはアクリル 
• HDPE(高密度ポリエチレン)
• PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）

これらのプラスチックやその他のプラスチックにはそれぞれ長所と短所があるため、選択する前にいくつかの考慮事項があります。CNC加工に適したプラスチックを選ぶ際に留意すべき重要なポイントは次のとおりです。

1. 外観 
2. 被削性
3. 温度耐性
4. 収縮
5. 費用 

 

CNC加工のさまざまな用途 

汎用性、精度、コスト効率、 CNC加工の切削速度とCNC加工の送り速度 航空宇宙、自動車、ヘルスケアおよび医療、エレクトロニクス、防衛、エネルギー、自動化およびロボット工学、海洋、スポーツなど、さまざまな業界の幅広いアプリケーションに適しています。 

電子機器用のCNC加工

以下にこれらのアプリケーションをまとめた表を示します。 

業種	CNC 加工アプリケーション
航空宇宙	着陸装置部品、座席フレーム、コックピット部品、エンジン部品
自動車	シリンダーヘッド、ピストン、サスペンション部品、ギアボックスカバー、ステアリングホイール
ヘルスケア＆医療	整形外科用インプラント、外科用機器、画像機器部品
ディスプレイ・電子機器関連	ヒートシンク、エンクロージャ
防衛	車両部品、武器部品
エネルギー	掘削機器、バルブ
自動化とロボット工学	ギア、ロボットフレーム
船舶	エンジン部品、プロペラ
スポーツ	スケートボード、ギア、ゴルフクラブヘッド
消費者製品	家電製品、キッチン家電

 

CNC加工の費用はいくらですか？ 

CNC加工コストは部品単位または時間単位の基準で測定でき、信頼性も高い。 受託製造 サプライヤーは顧客への見積もりにおいて、両方の価格設定モデルを採用している。これらのアプローチは多くの要因が関係するため、それぞれ異なる結果をもたらす。 

時間当たりのコストは主に CNCマシンの種類 使用される材料とそれに付随する専門知識。部品単価は原材料などの要素に依存します。 材料、部品の複雑さ、生産量などによって異なります。 

もちろん価格帯はありますが、これはあくまでも目安です。これらの価格帯を超えると、CNC加工のコストはバッチサイズによって大きく変動します。 CNC部品のライフサイクル、原材料の入手可能性/コスト。 

CNC加工コストの正確な見積もりについては、経験豊富な専門家から情報を得るのが良いでしょう。 CNC機械加工サービス プロバイダ。 

 

結論

CNC加工は多くの産業において重要な技術であり、様々な用途に正確で耐久性があり、魅力的な部品を提供しています。航空宇宙、自動車、防衛、ロボット工学といった産業は、この技術の恩恵を受けているほんの一例です。 

カスタム CNC 機械加工部品をお探しの場合でも、バッチ製造部品をお探しの場合でも、常に最適なソリューションが見つかります。 

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