日常的に使用されているスマートフォン、車、飛行機の内部にある、光沢があり精密に取り付けられた金属部品が実際どのように作られているのか疑問に思ったことはありますか?{0}
これらの部品の多くは珍しい形状をしています。{0}}曲がりくねった曲面を特徴とするものもあれば、小さな密集した穴がたくさんあるものもあります。鋸引き、やすり、穴あけなどの従来の手作業による方法に依存すると、骨が折れるばかりでなく、曲がった不完全な部品が生成されることがよくあります。{2}}何百、何千もの同一の部品を製造するという課題は言うまでもありません。
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ここでちょっとした「魔法」が活躍します。その魔法はCNCと呼ばれます。
CNC はコンピューター数値制御の略です。非常に従順なロボットと考えてください。コンピューター上で 3D デザインを作成し、コンピューターが理解できる一連の「命令」をプログラムすると、コンピューターは自動的に切削ツールを選択します。静かに、そして整然と、金属の粗いブロックを少しずつ希望の形に「彫って」いきます。
プロセス全体は、決して話すことのない熟練の彫刻家の作品に似ています。-その「ノミ」が高速回転する超硬カッターであり、その「目」が人間の髪の毛の太さの数分の 1 まで精度を出せるセンサーであることを除けば、-
この種の精密な作業をマスターするには、まずチームの「キープレイヤー」を知る必要があります。
CNC フライス盤と CNC マシニング センターの違いは何ですか? - 深セン宏威勝精密技術有限公司
CNC ファミリーの中で最も著名なものは、CNC フライス盤であり、{0}「マシニング センター」とも呼ばれます。このマシンはオールラウンダーです。-得意分野は「ロータリーカッティング」。切削工具はその場で高速回転し、その下のワークピースは前後に動き、木工かんなが削りくずを作るのと同じように余分な金属を削り取ります。平面や深い溝から複雑な曲面まであらゆる形状に対応します。これらは、同時に制御できる軸の数によって分類されます-3-軸、4-軸、5-軸です。軸が多いほど、マシンはより複雑な角度を処理できるようになります。特に 5- 軸マシニング センターでは、単一のセットアップ内でワークピースを複数の方向に回転させることができ、5 面すべての加工が可能になります。エンジンブレードや医療用骨足場などのコンポーネントの製造の専門家です。エンジンのドライブ シャフトやホイール ハブなど、長軸や円盤状の部品を扱う場合は、CNC 旋盤という別の専門家が活躍します。その動作はフライス盤とは正反対です。旋盤は工作物をこまのように高速で回転させ、固定された切削工具は工作物を押し付けて材料を層ごとに「剥がし」ます。この方法で加工された円形パーツは鏡のように滑らかな表面を持ち、直径精度は髪の毛の太さの約10分の1以内に管理されています。
Jingyan CNC 彫刻およびフライス盤 / ジュエリー精密彫刻機 / 金属面取りおよびバリ取り機 – Alibaba
もちろん、特殊な作業に特化した設備もございます。たとえば、CNC 彫刻機やフライス盤-は、複雑な小さな型や宝石のレタリングに使用されます-。軽いタッチと高いスピンドル速度で動作します。ワイヤカット EDM (放電加工) では、髪の毛ほどの細さのモリブデン ワイヤを使用します。この機械に電流を流すことにより、チーズを切るのと同じように、放電の高熱を利用してタングステン鋼や金型鋼などの硬い導電性材料-をスライスします。-大量の鋼板を切断する場合は、レーザー カッターやプラズマ カッターが活躍し、高エネルギー ビームや高温ガス流を使用して金属を瞬時に溶かして吹き飛ばします。-
これらの機械が巨大なスチール製のキャビネットのように見えても、変圧器のように見えても、その動作は常に基本的な「3 段階のプロセス」に依存しています。-
最初のステップは製図です。エンジニアはコンピュータ上で CAD ソフトウェアを使用して、部品の完全な 3D モデルを作成します。これには単に描画するだけではありません。重要な耐荷重面と粗い仕上げが許容される領域を明確に指定する必要があります。-
2番目のステップはプログラミングです。デザインが完了すると、それを直接機械に送信することはできません。 CAM ソフトウェアを使用して指示を出します。「ここから切削を開始し、荒加工ツールを使用して大きな廃材の塊をすばやく除去し、仕上げツールを使用して正確なパスを作成し、最後にこの円弧に沿って回転します。」ソフトウェアはこれらのアクションをマシンのネイティブ言語 -G- コードに変換します。この長い英数字の文字列には、ツールがたどるすべてのパスと各ステップでの移動速度が記録されます。熟練したプログラマーは、G- コードを見るだけで金属粉が飛んでいる様子を視覚化できます。 3 番目のステップでは、ワークの保持と機械加工が行われます。作業者は原材料を工作機械の作業台にしっかりと固定し、適切なフライスや旋削工具を取り付けます。次に、工具を機械のツール セッターにそっと触れさせて、工具先端の正確な位置を定義する「ゼロ点」を確立します。-安全ドアを閉めて緑色のスタートボタンを押すと、あとは完全に機械に任せられます。
CNC テクノロジーは 3 つの主要な分野で優れています。
まず一貫性です。かつて、精度はベテランの機械工の職人技に依存していました。作業者の気分が寸法に影響を与える可能性があります。 CNC は異なります。プログラムが正しければ、今日生産される最初の部分と 3 か月後に生産される 1,000 番目の部分との間の偏差は、人間の髪の毛の太さの 5 分の 1 を超えません。-この安定性は、自動車および航空宇宙製造において高く評価されている品質です。
2 つ目は、複雑な形状を作成できることです。一部の曲面は従来の装置では加工できませんが、CNC 機械の場合は、複雑な多軸の曲面パスをたどるだけで済みます。-現在、-人工関節や歯科補綴物などのカスタム医療インプラント-は、5 軸 CNC マシンを使用して精密-加工されています。{6}}
3つ目は労働効率です。 1 人の熟練作業者が 2 台の CNC マシンを同時に監督するのが一般的です。プログラムが設定されると、機械は昼夜を問わず自律的に動作します。これにより、身体的負担が大幅に軽減され、従業員が汚くて混沌とした環境から解放され、プログラミングや技術管理など、より知的に要求の高い役割にシフトできるようになります。
もちろん、すべてのマシンには独自の「気質」と長所があります。適切な機器を選択することは、単に最も高価なモデルを選択することよりも重要です。たとえば、小さなアルミニウム部品を継続的に製造している場合、大規模なマシニング センターで作業を強制するよりも、高速彫刻およびフライス盤を使用する方がはるかにコスト効率が高くなります。{1}{2}厚いステンレス鋼板を切断する場合、レーザー切断はプラズマ切断と比較して優れたエッジの滑らかさと効率を提供しますが、コストははるかに高くなります。これは、ベテランの機械工の間での古い格言を表しています。「選択した製造プロセスが生産コストの半分を決める」というものです。
この時点で、CNC テクノロジーが日常生活からかけ離れていると感じるかもしれません。実際にはその逆です。あなたの手にあるスマートフォンの金属フレームは、アルミの塊をCNCフライス盤でくり抜いて作られています。ご自宅の LED 電球の放熱口金は、CNC 旋盤で数秒で完成しました。- CNC 工作機械がなければ、現代の新エネルギー車に搭載されている、軽量でありながら驚くほど強力なボディやバッテリー トレイを製造することは不可能です。-ただし、CNC 加工をマスターするには、参入障壁がないわけではありません。まともな設備は、エントリー レベル モデルの数十万元から、輸入された大型の 5 軸同時マシニング センターの数百万元までさまざまです。-それに加えて、熟練したプログラマーの雇用やツールの磨耗に伴うコストも発生します。小規模工場のオーナーにとって、設備投資と部品生産の適切なバランスをとることは常に大きな悩みの種でした。
工場では、ロボット アームを使用して CNC マシンの積み降ろしを行う自動生産ラインを採用するケースが増えています。これにより、夜間{0}}照明が消えても{1}}無人で操業を継続できるようになります。これは「消灯工場」として知られる概念です。-機械が反復的で退屈な作業をすべて処理するようになるにつれて、人間の役割は必然的に変化し、焦点は単なる肉体労働からプログラミングの専門知識と製造プロセスを最適化する能力に移ってきました。
