私たちは、多くの分野で自動化が原動力となっている産業革命の中に生きています。金属製造の初期には、熟練した労働者がさまざまな工具を手作業で使用して、金属を複雑なデザインに成形および成形していました。しかし、これには多くのスキルと経験が必要でした。さらに、その結果は必ずしも標準的なものではありませんでした。
これにより、CNC 加工による革命が起こり、金属切削業界に旋風を巻き起こしました。今日のガイドでは、CNC 金属切削とは何か、そしてこのプロセスについて知っておくべきことすべてを見ていきます。
CNC金属切削とは何ですか?
コンピューター数値制御 (CNC) とは、コンピューターを使用して工作機械の制御、精度、動作を自動化することを指します。したがって、CNC 金属切断は、金属をワークピースから完成品に変換する際に機械加工ツールをガイドするためにコンピューター化された機器を使用することです。
CNC 金属切断は CNC ソフトウェアによって可能になります。 CNC ソフトウェアは、正確で再現性のある正確な動作を保証するために機械加工ツールをガイドする一連のコードで構成される単純なプログラムです。
CNC 金属切削が普及する前は、ワークピースは手作業で切削されていました。熟練した技術者は手動工具を使用して金属を切断し、さまざまな複雑な形状に成形しました。しかし、このプロセスにはいくつかの問題がありました。それは非常に不正確であり、多くの時間を無駄にしていました。それに、複数の作品を制作する場合には統一性がありませんでした。
CNC 加工は、関連するプロセスを自動化することにより、金属製造業界に革命をもたらしました。この機械は、銅、アルミニウム、真鍮などのさまざまな金属材料を加工できます。木材やアクリル板などの他の素材にも加工できます。
では、CNC マシンはどのように動作するのでしょうか?
CNC 金属切削のしくみ
最新の CNC 金属切断機は完全に自動化されています。必要なのは、コンピュータが機械にツール ホルダーの移動方法と切断方向を指示するのに役立つ CNC ソフトウェアだけです。
工作機械にも、必要な形状や切削加工を実現するためにさまざまな工夫が必要です。エンジニアや技術者は、これを可能にするために物理マシンと通信するソフトウェア プログラムを作成します。
CNC金属切削加工は、コンピュータ支援設計（CAD）モデルの作成から始まります。これは、CADプログラムを使用して、物理的な部品の重要な寸法と特性を定義する3Dモデルを作成することを意味します。
これらのプログラムの一部はコンピュータ支援設計/コンピュータ支援製造 (CAD/CAM) で提供されており、ワークフロー全体を 3 つのプログラムで完了するのに役立ちます。このような場合、CAD プログラムの XNUMXD モデルが CAM プログラムに入力され、工作機械の制御命令の作成に役立ちます。
場合によっては、CAD ファイルをインポートする必要があります。ただし、CAD と CAM が同じアイテム ファミリに属している場合、技術者はファイルを解釈する必要はありません。 CAM プログラムは、エラーのチェックから始まり、CNC マシンが物理部品を作成するためのプログラムを作成します。
次のステップは、CNC 加工ツールのパラメータを選択することです。これらのパラメータには、切断速度、RPM、電圧が含まれます。これらのパラメータは、使用可能な機械や工具、部品の形状など、いくつかの要因によって異なります。
その後、プログラムはセトリングまたはネスティングを決定します。これには、費やす時間と無駄の量を削減するためにカットのパターンの概要が示されます。
この時点で、これらすべてのデータは、CNC マシンが理解できる一連のコードに組み立てられます。 CNC 金属切削における一般的なコードには次のようなものがあります。
- Gコード– Gコード CNC 機械製造で最も人気のある言語です。これは、ワークを切断するときに機械にどのように移動するかを指示する幾何学的コードを指します。また、切削工具が移動する速度も定義します。本質的に、G コードはマシンに何をどのように実行するかを指示します。
- Mコード– M コードはマシンコードを指します。ランダム コードと呼ばれることもあります。これは、G コードによって無視されるすべての詳細、つまり開始点や停止点などのさまざまな詳細に焦点を当てています。
G コードと M コードは基本的に連携してワークピースの位置決めと加工ツールの動作を制御します。
CNC金属切削にはさまざまなプロセスがありますか?
CNC 金属切削にはさまざまなプロセスが含まれます。それらには次のものが含まれます。
CNCレーザー切断
従来の金属切断にはデザインを切り出すことが含まれますが、CNC レーザー切断には熱レーザーが使用され、加工金属シートを完成品に切断します。切削工具の代わりに、高エネルギーレーザービームが金属シートに集中して照射され、その過程で金属蒸気が生成されます。金属蒸気を吹き飛ばすのに役立つ高圧空気流があります。
このプロセスは主に金属シートや木材などの平らな材料の切断に使用されます。素敵なメタル文字やレザーメタルアートを見たことがあるなら、それらはおそらくCNCレーザーカットを使用して形作られたものです。
この方法はすべてのアプリケーションで機能するわけではありませんが、主な利点は精度が高いことです。これは、CNC レーザー切断機の幅が限られていることが原因であると考えられます。たとえば、技術者は半径を最小 0.1 mm に設定でき、最高の精度で非常に詳細な切断を実現できます。
もう 1 つの利点は、プロセスに焼き付けが含まれるため、シールされたきれいなエッジが得られることです。これにより、完成品の外観が向上します。
CNCパンチング
名前が示すように、このプロセスにはワークピースに穴を開けることが含まれます。この加工を行う工作機械をCNCパンチプレスといいます。
この機械は金属を X 方向と Y 方向に移動させて、パンチツールの直下に金属を配置します。次に、パンチングラムが金属に穴を開けます。このプロセスは高速、正確、そしてコスト効率に優れています。廃棄物の発生も大幅に減少します。
CNCプラズマ切断
このプロセスには、高温イオン化プラズマのジェットを使用して金属を切断することが含まれます。コードを備えた CNC ソフトウェアが高温プラズマを制御します。材料は導電体である必要があるため、このプロセスを使用して切断される一般的な材料には、アルミニウム、銅、真鍮などがあります。
プラズマ切断機には、さまざまなサイズとさまざまな機能があります。精度が高く、高品質で効率的なプロセスが実現します。薄い金属も厚い金属も素早く切断できます。
CNCフライス切断
CNC フライス加工は主に金属に複雑な切断を行うために使用されます。 CNC ソフトウェア コードは、機械加工ツールをガイドして金属加工物の柔らかい部分を切断し、高精度で希望の形状を与えます。
垂直、水平、多軸フライス盤など、さまざまな軸を使用して金属を成形するさまざまな CNC フライス盤があります。フライス加工は 3 つの異なる軸で実行できます。 X、Y、Z。ただし、高度な CNC マシンでは、最大 5 つの異なる軸 A、B、X、Y、Z をフライス加工できます。
3 軸フライス加工は単純な形状に使用されますが、5 軸によりメーカーや製造業者は複雑な部品を切断して成形することができます。
CNC金属切削の利点は何ですか?
金属の製造は、多くの複雑な詳細を伴う複雑なプロセスであることがよくあります。従来の手作業による製造方法では、時間と労力がかかる場合がありますが、CNC 金属切断と同じ品質は保証されません。
とはいえ、CNC 金属切断には、手動による金属製造に比べて多くの利点と利点があります。これらの利点には次のようなものがあります。
費用対効果
CNC 金属製造では、製造を完了するために多くの手作業が必要ないため、コストが削減されます。たとえば、フライス盤や旋盤を操作するには熟練した技術者が 1 人だけ必要です。さらに、1 人の技術者が複数の機械の動作を同時に監視できます。
CNC マシンは正確で精密であるため、完成品のエラーや不一致の修正に多くの時間を費やす必要もありません。
CNC マシンは材料の無駄を削減するため、金属製造コストも削減します。手作業による製造では人的ミスが多く、多くの無駄が発生し、結果的にコストが増加します。しかし、CNC 金属切削により材料が最適化され、コストの削減に役立ちます。
高レベルの精度と精度
CNC 金属製造の最も顕著な利点の 1 つは、高レベルの精度と正確さを享受できることです。 CNC マシンは、手動では再現できないレベルの精度で、コードに従って正確なカットを実現できます。この機能により、最終製品が高品質であり、顧客の期待に応えられることが保証されます。
これは、さまざまな業界にわたる CNC 金属製品の用途を考慮する場合に特に重要です。たとえば、自動車産業や航空宇宙産業で使用されるエンジン部品は非常に重要であるため、高い精度が求められます。小さなエラーは、エンジンが使用不能になるか、壊滅的な影響を与えることを意味します。
効率アップ
CNC 工作機械は、休憩や休憩を必要とせずに 24 時間年中無休で稼働します。完全に自動化されているため、監視や人間の介入は必要ありません。技術者が行う必要があるのは、CNC コードをコンピューターに入力して機能を実行することだけです。これらの特性により、効率が向上し、生産時間が短縮されます。
職場の安全性の向上
忘れられがちな CNC 金属切削の利点の 1 つは、職場にもたらす安全性のレベルです。従来の手作業による製造では、重機や鋭利な工具を使用して金属を目的の製品に成形します。この方法は職人をさまざまなリスクにさらすため、最も安全な方法ではありません。
一方、CNC 製造ではプロセスが完全に自動化され、職場での怪我や事故の可能性が軽減されます。
同一品の大量生産
CNC 金属切削の利点は、大量生産が含まれる場合に最も顕著になります。 CNC 加工により、バルク部品の生産に重要な一貫性と再現性が保証されます。伝統的な金属加工では、各職人が独自のやり方で金属を切断します。そのため、同じデザインであっても多少の違いがある商品も多くあります。
CNC 加工では、毎回同一の製品を生産することでこの問題を解決します。 CNC 工作機械は人間のスキルではなく、入力とコマンドに依存していることを忘れないでください。入力は動きを指示し、アクションがループ内で高速に繰り返されることを保証します。
CNC 金属切削には潜在的な欠点はありますか?
CNC 加工には、注意が必要な潜在的な欠点もあります。それらには次のものが含まれます。
初期費用が高い
CNC 工作機械は従来の手作業による製造に比べて運用コストが低くなりますが、入手する機械の種類によっては初期コストが非常に高くなる可能性があります。
ただし、投資後の高品質、迅速な納期、再現性を考えると、このコストは投資とみなすことができます。
技術者のトレーニングが必要
CNC 加工ツールは、特に従来の手動製造方法から切り替える場合、プラグアンドプレイではありません。技術者がコンピュータや機械を効果的に操作するには、CAD のトレーニングと認定が必要です。また、CNC マシンの操作方法についてトレーニングし、スキルを習得する必要もあります。
ほとんどの場合、コンピューターと機械を操作するには少なくとも2人の熟練作業員が必要です。1人はCNCプログラマーとしてコンピューターにコードを入力し、もう1人は機械オペレーターとして工具の加工工程を監視します。
小規模な製造業の場合、両方のタスクを実行するには熟練した職人が 1 人だけで済む場合があります。
ワークの材質とサイズの制限
すべての CNC 機械やツールには、切断できる材料や実行できる操作に関して制限があります。たとえば、CNC プラズマ マシンは金属加工に限定されます。プラスチックや木材など他の素材を加工したい場合には使用できません。
もう 1 つの制限は、出力のサイズです。モデルの設計は可能な限り複雑にすることができますが、サイズは機械と切削工具が処理できる範囲に制限されます。大型の CNC マシンにも独自の制限があります。
希望の材料を処理でき、希望の出力が得られない機械には投資したくないので、これは留意すべき重要な要素の 1 つです。
互換性の問題
CNC 金属切削ツールと現在のセットアップとの間で互換性の問題が発生する可能性があります。 2 つの異なる CNC モデルを使用する場合、互換性がなくなる可能性もあります。つまり、非互換性の問題を引き起こす可能性のある要因は数多くあります。
このため、CNC の専門家に相談することが重要です。ここで hmaking が役に立ちます。私たちは状況の評価を支援し、何ができるかについての解決策を提供します。
CNC 金属切削はどこに適用されますか?
CNC 金属切断の用途はさまざまな業界に及びます。
自動車および輸送産業
CNC マシンは、最高品質が必要な自動車部品の製造に使用されます。これは、ほとんどの自動車部品が特定の要件に適合し、剛性が高い必要があるためです。これらの部品には、ギアボックスや、エンジン ブロック、トランスミッション ケース ハウジング、サスペンション コンポーネントなどのエンジン コンポーネントが含まれます。
自動車メーカーは、特定の自動車メーカーに固有のカスタム部品を作成できるため、部品製造にも CNC マシンを好みます。 CNC マシンは、メーカーが軽量で複雑な部品を製造できるため、電気自動車を構築する際にも重要です。
電車、バス、トラック、船舶のコンポーネントや部品を製造する場合にも、同じことが繰り返されます。
医療およびヘルスケア産業
医療業界は精度と精度に大きく依存しています。医療業界における高品質への要求は非常に高いです。金属切削によって製造される医療機器には、インプラント、電子機器、外科用器具、歯科用機器、その他多くの医療機器が含まれます。
航空宇宙および航空産業
航空宇宙産業には非常に厳しい条件があります。コンポーネントと部品は、高速での極度の圧力に耐えられる最高品質である必要があります。エンジン部品とは別に、CNC 金属切削は着陸装置部品やブッシュ、翼の製造にも使用されます。
さらに、航空宇宙産業の専門家は、CNC マシンを使用してテスト用のプロトタイプ部品を作成します。プロトタイプがテストに合格し、規制を満たしていれば、CNC マシンは量産にも役立ちます。
エレクトロニクス産業
エレクトロニクス業界は、回路基板などの電気部品の製造においても CNC 製造に大きく依存しています。このプロセスは、回路基板の切断と穴あけ、ヒートシンクの製造、コネクタの成形、プロトタイプの作成に使用されます。
CNC 加工は、複雑かつ正確な切断を行うことができるため、小型で繊細な電気部品の製造に役立ちます。
海洋産業
海洋産業で使用されるコンポーネントは信頼性が高くなければなりません。耐候性と耐水性があり、磨耗に耐えられる十分な剛性がなければなりません。 CNC 金属加工は、エンジンや電子部品、プロペラ、絶縁ケースなどの製造に使用されます。
エネルギー産業
CNC 金属切削は、石油ガスおよびエネルギー分野で広く適用されています。これらの産業で使用される部品は過酷な条件で使用されるため、磨耗に耐えられる十分な剛性が必要です。 CNC マシンを使用して作成されたコンポーネントには、リフトおよび油圧部品、バルブ システム、ソーラー パネルのフレーム、掘削カラー、パイプライン、水中システム、タービンなどが含まれます。
さらに、CNC 金属加工を使用して海洋構造物を作成します。
軍事および防衛産業
CNC 製造は軍事および防衛産業で、過酷な使用や過酷な環境に耐えられる高精度の機器を製造するために使用されています。これらには、装甲、戦闘車両コンポーネント、通信機器が含まれます。航空と同様に、防衛産業は CNC 製造を使用してテスト用のプロトタイプを作成できます。
CNC 工作機械を使用して金属を切断する方法
金属ワークを扱う際に、確実に優れた製品を得る方法は次のとおりです。
強力なCNC加工ツールを使用する
金属を加工するときにきれいな切断を行うための最初のステップは、適切な機械を入手することから始まります。エントリーレベルの機械は、木材などの柔らかいワークピースの切断や穴あけに最適です。
金属を加工する場合は、剛性の高い CNC ミルを選択する必要があります。 DIY を購入する場合でも、自作する場合でも、シャーシには他のコンポーネントが収納されており、壊れたり曲がったりすることなく強力な切断に対応できるため、シャーシが丈夫であることを確認する必要があります。
ワークをしっかりクランプ
切削工具は強力であり、大きな圧力がかかります。ワークピース上のわずかな動きにより、全体の結果が変わる可能性があります。したがって、切削工具による位置ずれを避けるためにワークピースをしっかりとクランプすることが重要です。一般的なワークピースのクランプ方法には、L クランプ、T クランプ、カム クランプ、両面テープの使用などがあります。
クランプは金属に適しており、軽量ワークには両面テープが適しています。ワークピースのサイズと重量に応じて、強力なバキュームベッドを使用して金属をクランプすることもできます。
ほとんどの CNC マシンには真空ベッド テーブルが付属していないことに注意してください。アクセサリーとして購入する必要があるかもしれません。
適切な切削工具の選択
金属の加工に使用される切削工具は、切削速度と切削の仕上がりを決定するため重要です。また、速度、チップ負荷、送り、切込み深さなどの他の CNC 製造パラメータにも影響します。
切削工具は、金属を切削するときに壊れないように十分な強度が必要です。また、刃の数も切削プロセスに影響することに注意してください。刃数が少ないほど切りくずの除去が良くなります。刃数が少ない工具は金属に最適です。
アダプティブ ツールパスを使用する
CNC 金属切削には高速と圧力がかかるため、大きな衝撃によってワークピースや加工ツールが損傷する可能性があります。このため、アダプティブ ツールパスを使用する必要があります。
ツールパスは、CNC 機械の切削ツールの動きを定義する一連の命令です。適応型または動的ツールパスは、工具の係合とワークピースの形状に基づいて、切断または穴あけパラメータを自動的に調整します。
適応型ツールパスにより、精度と品質を維持しながら工具の磨耗が軽減されます。これにより工具の寿命が延び、表面仕上げが維持されます。
CNC切削液を塗布する
CNC 金属の製造には摩擦が伴い、過剰な熱が発生します。切削工具や金属の損傷を避けるために、CNC 切削液を使用してください。温度を調整し、カットの品質を向上させるための冷却剤および潤滑剤として機能します。
CNC 金属切断機を購入する際に考慮すべき点は何ですか?
CNC 金属切断機を購入する前に考慮すべきいくつかの要素を以下に示します。
機械費
予算によってオプションが決まるため、これはおそらく最も重要な要素です。 CNC 金属切断機は木材やプラスチック製の機械よりも高価であることを知っておくことが重要です。これは、金属を切断するにはより多くの強度と力が必要であるためです。また、作業領域が増えると価格も高くなります。
このため、CNC 金属切削ツールを購入する前に、自分のニーズを判断することが重要です。ツールをたまにしか使用しない場合は、高価な機械を購入する代わりに、金属加工を専門の CNC サービスに委託する方が合理的かもしれません。
シャーシ強度
CNC マシンのシャーシはさまざまな材料で作られています。金属製のシャーシは木製のものよりも強度が高い傾向があります。また、アルミニウムシャーシを備えたエントリーレベルのマシンは強力ですが、スチールなどの硬い金属を加工するとたわみが発生します。
したがって、このマシンを購入する前にニーズを判断することが重要です。一般に、スチールシャーシを備えた CNC マシンはより高い剛性を提供します。
さらに、焼きなまし鋼などの熱処理されたワークを使用することで、機械の金属切断能力を高めることもできます。
ルーターの電源
ルーターには多くの特徴があります。考慮すべき点は、出力と毎分回転数 (RPM) です。高 RPM スピンドルは切断時間が短くなります。そのため、木材やプラスチックなどの柔らかい素材の加工に適しています。
一方、金属切削工具には回転数よりも高いトルクが必要です。そのため、金属切削用の工作機械をお探しの場合は、RPM よりも高い出力を持つものをお選びください。
より高い RPM の工具を使用して金属を加工すると、過熱やエッジのビルドアップが発生する可能性があります。これらの問題により、工具の寿命が大幅に短くなる可能性があります。
機械作業エリア
特に大規模なビジネス ニーズがない場合は、作業領域が小さい CNC マシンが合理的かもしれません。ただし、将来のことを念頭に置くことが重要です。広い作業領域を備えたマシンを購入すると、より大型のマシンを購入することなくシームレスに拡張できます。
結論
CNC 金属切断は、鋭利な工具を使用して金属加工物を手動で叩くという従来の製造の時代から大きな進歩を遂げてきました。このプロセスは面倒で時間がかかり、最終製品の高品質は保証されませんでした。しかし、CNC マシンはプロセスを自動化しました。
CNC 加工ツールは高速、高精度、高精度です。完成品の高品質を保証し、作業に必要な技術者は約 2 人だけであるため、ビジネスコストを削減します。さらに、金属製品を大量に生産する場合に重要な再現性も維持します。
CNC 金属切断機を購入する際に考慮すべき要素を検討してきました。ただし、確実に正しく行うには専門家と協力することが重要です。今日、Hmaking と話してください。