製品メーカーまたはコンポーネント開発者として、どのタイプの加工操作を使用するかは、最も重要な決定事項の 1 つです。
この決定は、コスト効率と運用信頼性の完璧なバランスを見つけることなど、いくつかの理由から非常に重要です。多くの場合、CNC加工と手加工のどちらかを選択することになります。
さて、どのオプションを選びますか?この記事のニュアンスを見てみましょう。
CNC 加工を理解する
Computer Numerical Control 加工の略称である CNC 加工は、機械とコンピュータ制御の両方を利用して特定のワークピースから材料を抽出する工具や製品を製造するプロセスです。
CNC加工では、自動化された精密な操作により、あらゆる作業が最適な効率と精度で実行されることが保証されます。CNC加工にはいくつかの種類がありますが、いずれも基本的な動作原理と目標は同じです。それは、特殊な工具とコンピュータ設計を用いて、ワークピースから材料を可能な限り正確に除去することです。
コンピュータプログラムとオートメーションの役割
CNC 加工では、全体の方程式の最も重要な側面の 1 つはコンピューターです。 CNC フライス盤と旋盤のどちらを使用する場合でも、コンピュータはあらゆることに関与し、機械が動作する一連の命令を簡単に機械に与えることができます。
一般に、コンピュータはこれらのマシンの動作において広範な役割を果たします。その機能には次のようなものがあります。
- 機械全体が従うべき命令を含む CNC プログラムの生成
- 上記プログラムを実行し、マシンが可能な限り正確に指示どおりに動作するようにします。
- プログラム全体を検査して目に見えるエラーがないことを確認し、エラーが見つかった場合は修正を推奨します。
- 次回のプロセスの改善に役立つフィードバックを提供します。
- 加工操作に関するすべてのデータと情報を保存し、いつでも呼び出せるようにします。
このラウンド機能により、コンピュータは CNC 加工作業を可能な限りスムーズに実行する上で重要な役割を果たします。 CNC マニュアルを確認しても、特に重要なことがわかります。
CNC 機械のコンポーネントと操作
通常の CNC 加工システムを見ると、それが単独で機能するだけではないことがわかります。これらのマシンを動作させるためにさまざまなコンポーネントが連携します。主なコンポーネントのいくつかは次のとおりです。
コントローラー：ここには、 CNCプログラムを受け取り、コンピューターが理解できる形式に変換する中央ユニットがあります。
機械本体：次に、工作機械があります。これは、CNC加工全体を実行するために使用される主要な装置です。工作機械にはさまざまな部品があり、それらがすべて連動して動作することで、工作機械が機能します。
駆動装置とモーター：これらは機械の軸を動かすために使用され、同時にその速度と位置を制御します。主な役割は、CNCコントローラーからの電気信号を機械の動きに変換することです。
フィードバックコンポーネント：その名の通り、センサーやエンコーダーなどがあり、コンポーネント全体のパフォーマンスに関するリアルタイム情報を提供します。
ヒューマンマシンインターフェース：オペレーターがCNCシステムを操作できるようにするヒューマンマシンインターフェースが備わっています。このインターフェースを使用することで、オペレーターはコマンドを送信したり、プロセス全体を監視したり、問題が発生した場合にトラブルシューティングを実行したりすることができます。
工具ホルダと操作工具：加工する機械加工の種類によっては、特定の工具が加工を担います。同時に、工具ホルダは工具を所定の位置に保持し、加工を補助する役割を果たします。
手動機械加工の概要
次に、手動加工とその仕組みを見てみましょう。
手動加工では、手動技術で動作するツールを使用して材料の切断と成形を行います。ここでは利用可能な CNC 技術はなく、代わりにオペレーターは手動ツールを使用してワークピースにさまざまな操作を実行します。
興味深いことに、手動機械工は CNC 機械オペレータと同じ操作を処理できるようになります。これらには次のようなものがあります。
- 旋削では、C 切削ツールとしてワークピースを回転させ、ゆっくりと材料を除去して目的のピースを作成します。
- フライス加工。回転多点切削工具を使用してソークピースの表面の材料を除去します。
- 穴あけ。切削工具 (いわゆるドリルビット) を使用してワークピースに穴を開けます。
- 研削;研磨剤を使用してワークピースから余分な材料を直接除去するプロセス
- 手動のこぎり機を使用して、ワークピースを特定の形状と長さに切断する鋸引き。弓のこ、バンドソー、丸のこなど、何がありますか?
- 成形と計画。これには、材料を除去して平らな形状または輪郭のある形状を作成することが含まれます。
- ブローチ加工 – ブローチ加工ツールを使用して内部または外部のプロファイルを作成する特殊なプロセス
これらのプロセスは手作業であるため、熟練した人材がそれらを扱うことが重要です。全体的に最良の結果を得るには、オペレーターは加工原理、工具の選択方法などを理解する必要があります。
CNC 加工と従来の機械加工の違いは何ですか?
ここで、2 つのプロセスの違いとその境界線を理解するために、手動 CNC の議論に入ってみましょう。
制御と自動化の容易さ
CNC加工では、コンピューター制御の機械がプログラムを受け取り、そのプログラムに記述された指示に基づいて加工を行います。部品設計を作成し、コンピューターが読み取れるコードに変換するのに役立つCAD（コンピューター支援設計）ソフトウェアも利用可能です。
この自動化が、CNC 加工と手動フライス加工や他の形式の加工の大きな違いです。ここでは、人間が制御する手動操作ツールを使用する必要があります。手作業の機械工は、どんな作業を行うにも手工具を使用する必要があります。
どのオプションがより正確ですか?
この比較では、CNC 加工が簡単に勝ります。 CNC マシンは、公差が厳しい部品を最適な精度で製造できます。コンピューター制御のおかげで、プロセスの一貫性を確保でき、何度でも繰り返すこともできます。
手動加工の場合、プロセスは人間の制御に依存する傾向があり、周知のとおり、信頼性が少し低い場合があります。
複雑さの順位を理解する
複雑な形状の複雑な部品を作成する場合は、CNC 機械加工が最適です。また、さまざまな操作に対応できるということは、マシンの汎用性も非常に高いことを意味します。
手動加工の場合は、おそらく単純な部品や基本的な形状をさらに扱う必要があります。
マシンのセットアップと切り替え
CNC 加工操作ごとに、初期設定とプログラミングの手順を実行する必要があります。ここでは、コンピュータ用のプログラムを作成し、コンピュータが動作を開始する前にそれを解釈します。
同時に、CNC マシンは、セットアップ手順が正しく行われている限り、必要に応じてさまざまなプログラムをスムーズに実行できます。
手動マシンをセットアップすることもできますが、そのプロセスには通常、ツールの変更、治具のセットアップなど、多くの手動ステップが含まれます。その結果、ほとんどの場合、時間のかかるプロセスが残り、達成するには多大な労力が必要になります。
全体として、複雑な部品があり、最適な精度で部品を作成する必要がある場合、CNC 加工が特に優れていることは明らかです。逆に言えば、特に小規模な作業に取り組んでいる場合、手動加工を使用すると、より柔軟で創造的な作業が可能になります。
CNC 加工と手動加工: どちらの方が高価ですか?
CNC 加工に必要な多くのツールやコンポーネントを考慮すると、初期費用だけでも信じられないほど高額になることがわかります。ツールだけでなく、ソフトウェアの代金も支払う必要があり、マシンを扱う人が十分なスキルを持っていることを確認する必要があり、これにも投資が必要になります。
そうは言っても、これらの CNC マシンから得られるもの、つまり精度の向上、無駄の削減、効率の向上、加工の生産性の向上についても考慮する必要があります。
結局のところ、コストの観点に基づいて、必要なものに優先順位を付ける必要があります。
CNC 加工の利点と手動加工の比較
ここまで述べてきましたが、CNC 加工には手動の加工作業に比べてどのような利点があるのでしょうか?
CNCマシンはより高精度です。これらのマシンから得られる最大のメリットは、間違いなくその精度の高さです。何度も繰り返し加工しても、常に高精度な部品が完成するので、心配する必要はありません。
複雑な部品も問題ありません。作成しようとしている部品がどれほど複雑で精巧なものであっても、CNC加工なら問題なく対応できます。機械に指示を読み込むだけで、あとはお任せください。
生産規模を容易に拡大：大規模な生産作業においても、CNCマシンは非常に役立ちます。高い再現性と最適な精度というメリットにより、大規模な製造作業はCNCマシンを活用することで、より一層の恩恵を受けることができます。
CNC 加工と比較した手動加工の利点
初期費用が低い：ほとんどの場合、手動加工に伴う初期費用はCNC手動加工よりも低くなります。コスト意識の高いユーザーやメーカーにとって、これは無視できない重要な条件です。いつものように、費用については長期的な視点で慎重に検討することを忘れないでください。
通常、扱いやすい：手動加工の場合、通常、作業に多くのリソースを費やす必要がなく、プログラミングやCAD設計も不要なので、扱いやすさが大きな利点となります。
納期短縮の可能性：例えば、手動フライス盤を使用する場合、納期が短縮される可能性はかなり高い。しかし、これはあなたが求める精度を犠牲にする可能性がある。
CNC 加工と手動加工: アプリケーションと産業
ほとんどの場合、これは、たとえば CNC 加工と手動フライス盤の両方がより適切に動作するスペースを理解するのに役立ちます。
CNC 加工が得意とする業界:
次のいずれかの分野で作業している場合は、代わりに CNC 加工の使用を検討することをお勧めします。
航空宇宙、自動車、医療分野
CNC 加工は医療、自動車、航空宇宙などの業界で使用されています。これらすべてのスペースにおいて、最適なレベルの精度と効率で作成された部品を用意することは非常に重要です。また、CNC 加工を使用すると、これらの非常に複雑な部品を作成するための適切なプロセスと操作を確実に行うことができます。
大量生産と大量生産
CNC 加工は、製品を大量に作成する必要がある場合にも最適です。これらのマシンは自動化に基づいて動作し、そのプロセスは信じられないほど再現性があります。したがって、できるだけ多くの製品を作成しながら、全体的に非常に正確な製品を作成できます。
手動加工が好まれる状況
逆に、次のいずれかの状況に陥った場合は、手動加工の使用を検討してください。
試作と小ロット生産
それほど複雑ではない単純なプロトタイプの開発から生産プロセスを開始する場合は、代わりに手動機械加工を使用することをお勧めします。これらは単なるプロトタイプです
職人によるカスタム製作
最近では、アーティストも仕事をしたい場合は手作業での加工に目を向けるようになっています。プロセスの動作を最適に制御できるため、全体的により自由に創造性を表現できます。機械加工ツールは、プロセス フロー全体を改善するのに役立ちます。
修理およびメンテナンス作業
メンテナンスは非常に流動的になる傾向があるため、それらを処理するには人間によるアクションも少し必要です。したがって、ここでも通常は手動機械加工が機能することは驚くべきことではありません。
結論
結局のところ、CNC 加工と手動加工では主にその動作方法が異なります。これは、CNC 加工と手動加工がもたらす利点にも影響します。そうは言っても、何をいつ使用するかを知ることは、今後非常に重要になります。
これらのプロセスについて詳しく知りたい場合は、お気軽に HM までお問い合わせください。