CNC工作機械の加工技術は一般の工作機械と多くの類似点がありますが、CNC工作機械で部品を加工するためのプロセス規定は、一般の工作機械で部品を加工するためのプロセス規定よりもはるかに複雑です。 CNC加工を行う前に、工作機械の移動過程、部品の加工、工具の形状、切削量、工具経路などをプログラムに組み込む必要があり、プログラマーにはマルチな知識が必要です。 -多角的な知識ベース。資格のあるプログラマーは、最初の資格のあるプロセス担当者です。そうしないと、部品処理の全体プロセスを十分に考慮して部品処理プログラムを正確かつ合理的にコンパイルすることができなくなります。
2.1 CNC加工プロセス設計の主な内容
CNC 加工プロセスを設計するときは、次の側面を実行する必要があります。CNC加工工程内容、CNC加工工程解析、CNC加工工程ルートの設計。
2.1.1 CNC加工内容の選択
すべての加工プロセスが CNC 工作機械に適しているわけではなく、一部のプロセス内容のみが CNC 加工に適しています。これには、CNC 加工に最も適し、最も必要とされる内容とプロセスを選択するために、部品図面の慎重なプロセス分析が必要です。コンテンツの選択を検討する際は、困難な問題の解決、重要な問題の克服、生産効率の向上、CNC 加工の利点の最大限の発揮に基づいて、企業の実際の装置と組み合わせる必要があります。
1. CNC加工に適した内容
選択するときは、一般に次の順序を考慮できます。
（１）汎用工作機械では加工できない内容を優先する。 (2)汎用工作機械では加工が困難で品質の保証が難しい内容を優先する。 (3) 汎用工作機械では加工効率が悪く、手作業の負荷が高い内容でも、CNC工作機械の処理能力に余裕がある場合には選択可能です。
2. CNC加工に適さない内容
一般的に、上記の加工内容は、CNC加工後の製品品質、生産効率、総合的なメリットの点で大幅に向上します。対照的に、次の内容は CNC 加工には適していません。
(1) 機械調整時間が長い。たとえば、最初の細かいデータはブランクの粗データによって処理されますが、これには特別なツールの調整が必要です。
(2) 加工部品が分散しており、複数回の取り付けと原点セットが必要となる。この場合、CNC加工は非常に手間がかかり、効果も分かりません。一般的な工作機械を補助加工用に手配可能です。
（３）表面のプロファイルは、ある特定の製造基準（テンプレートなど）に従って処理される。その主な理由は、データの入手が難しく、検査基準と矛盾しやすく、プログラム作成の難易度が高くなることが挙げられます。
また、加工内容を選択・決定する際には、生産バッチ、生産サイクル、工程回転率なども考慮する必要があります。つまり、より多く、より早く、より良く、より安くという目標を合理的に達成するように努める必要があります。 CNC工作機械が汎用工作機械に格下げされることは阻止すべきである。
2.1.2 CNC 加工プロセスの分析
加工部品のCNC機械加工性には多岐にわたる課題があります。プログラミングの可能性と利便性を組み合わせたものは次のとおりです。分析および検討が必要な主な内容のいくつかを提案します。
1. 寸法は CNC 加工の特性に準拠する必要があります。 CNC プログラミングでは、すべての点、線、および面の寸法と位置はプログラミングの原点に基づきます。したがって、部品図面上で座標寸法を直接指定するか、同じ参照を使用して寸法に注釈を付けることが最善です。
2. 幾何学的要素の状態は完全かつ正確である必要があります。
プログラムをコンパイルする際、プログラマは部品の輪郭を構成する幾何学的要素のパラメータと、各幾何学的要素間の関係を十分に理解する必要があります。部品輪郭のすべての幾何学的要素は自動プログラミング中に定義する必要があり、各ノードの座標は手動プログラミング中に計算する必要があるためです。どの点が不明瞭で不確実であっても、プログラミングは実行できません。しかし、設計プロセスにおける部品設計者の考慮不足または無視により、円弧が直線に接しているか、円弧が円弧に接しているか、交差しているか分離しているかなど、不完全または不明瞭なパラメータが発生することがよくあります。 。したがって、図面を検討して分析するときは慎重に計算し、問題が見つかった場合はできるだけ早く設計者に連絡する必要があります。
3. 位置決め基準が信頼できる
CNC加工では加工手順が集中することが多く、同一基準での位置決めが非常に重要です。したがって、多くの場合、補助参照を設定したり、ブランクにプロセス ボスを追加したりする必要があります。図 2.1a に示す部品では、位置決めの安定性を高めるために、図 2.1b に示すように底面に加工ボスを追加することができます。位置決めプロセスが完了すると削除されます。
4. 統一された形状とサイズ:
部品の形状と内部キャビティには統一されたジオメトリとサイズを使用するのが最善であり、これにより工具交換の回数を減らすことができます。プログラムの長さを短縮するために、制御プログラムまたは特殊プログラムを適用することもできます。 CNC 工作機械のミラー処理機能を使用してプログラミングを容易にし、プログラミング時間を節約するために、部品の形状は可能な限り対称である必要があります。
2.1.3 CNC加工工程ルートの設計
CNC 加工プロセスのルート設計と一般的な工作機械の加工プロセス ルート設計の主な違いは、多くの場合、ブランクから完成品までのプロセス全体を参照するのではなく、いくつかの CNC 加工手順のプロセスの具体的な説明のみを指すことです。したがって、プロセス ルートの設計では、CNC 加工手順が部品加工プロセス全体に通常散在しているため、他の加工プロセスと適切に接続する必要があることに注意する必要があります。
共通の処理フローを図 2.2 に示します。
CNC 加工プロセス ルートの設計では、次の問題に注意する必要があります。
1. 工程の分割
CNC 加工の特性に応じて、CNC 加工プロセスの分割は一般に次の方法で実行できます。
(1) 1 回のインストールと処理を 1 つのプロセスとみなします。この方法は加工内容が少ない部品に適しており、加工後に検査状態に到達することができます。 (2)同じツールの処理内容ごとに工程を分割します。部品によっては一度の設置で多くの加工面を加工できる場合もありますが、プログラムが長大となるため、制御系の制限（主にメモリ容量）や連続作業時間の制限など、一定の制限が生じます。また、プログラムが長すぎるとエラーや検索の難易度が高くなります。したがって、プログラムは長くなりすぎず、また、1つの処理の内容が多すぎてもいけません。
(3) 処理部分ごとに工程を分割します。加工内容が多いワークの場合、内空部、外形、曲面、平面などの構造的特徴に応じて加工箇所を複数の部分に分割し、それぞれの部分の加工を1工程とみなします。
(4) 粗加工と微細加工に工程を分ける。加工後に変形しやすいワークの場合、粗加工後に発生する変形を修正する必要があるため、一般的には粗加工と微細加工の工程を分ける必要があります。
2. 順序配置 部品の構造やブランクの状態、位置決め、取り付け、クランプの必要性を考慮して順序配置を検討します。シーケンスの配置は通常、次の原則に従って実行する必要があります。
(1) 前工程の加工が次工程の位置決めやクランプに影響を与えることがなく、途中に点在する一般的な工作機械の加工工程も総合的に考慮する必要がある。
(2) 内部キャビティ加工を最初に実行し、次に外形加工を実行する必要があります。 (3) 同じ位置決めおよびクランプ方法、または同じツールを使用した加工プロセスは、繰り返しの位置決め、ツール交換、プラテン移動の回数を減らすために連続的に処理するのが最適です。
3. CNC 加工技術と通常のプロセスとの接続。
CNC 加工プロセスは通常、前後に他の通常の加工プロセスが挟まれます。接続が良好でない場合、競合が発生する可能性があります。そのため、加工工程全体を熟知しつつ、CNC加工工程と通常の加工工程の技術要件、加工目的、加工特性（取り代を残すか、どのくらい残すかなど）を理解する必要があり、位置決め面と穴の精度要件と形状と位置の許容差。形状修正プロセスの技術的要件。この方法によってのみ、各プロセスが機械加工のニーズを満たすことができ、品質目標と技術的要件が明確になり、引き継ぎと受け入れの基礎が確立されます。
2.2 CNC加工工程設計法
CNC 加工プロセスの内容を選択し、部品の加工ルートを決定した後、CNC 加工プロセスの設計を実行できます。 CNC加工工程設計の主な仕事は、この工程の加工内容、切削量、加工設備、位置決めやクランプ方法、工具の移動軌跡などをさらに決定し、加工プログラムの作成に備えることです。
2.2.1 ツールパスの決定と加工順序の調整
ツールパスとは、加工プロセス全体におけるツールの移動軌跡です。これには、作業ステップの内容が含まれるだけでなく、作業ステップの順序も反映されます。ツールパスはプログラムを作成するための基礎の 1 つです。ツールパスを決定する際には、次の点に注意する必要があります。
1. 加工図 2.3a に示す部品の穴システムなど、最短の加工ルートを探します。図 2.3b のツールパスは、最初に外側の円の穴を加工し、次に内側の円の穴を加工します。図 2.3c のツールパスを使用すると、ツールのアイドル時間が減少し、位置決め時間がほぼ半分に節約され、加工効率が向上します。
2. 最終的な輪郭は 1 回のパスで完成します
加工後のワーク輪郭表面の粗さ要件を確実に満たすために、最終輪郭は最後のパスで連続的に加工されるように配置する必要があります。
図 2.4a に示すように、ラインカットによって内部キャビティを加工するためのツール パスは、内部キャビティ内の余分な部分をすべて除去し、死角や輪郭への損傷を残すことがありません。しかし、ラインカット法では2パスの始点と終点の間に高さが残り、必要な表面粗さが得られません。したがって、図 2.4b のツールパスを採用する場合は、最初にラインカット方法を使用し、次に円周カットを行って輪郭表面を滑らかにすることで、より良い結果が得られます。図 2.4c も、より優れたツール パス方法です。
3. 入口と出口の方向を選択します
工具の入口と出口 (切り込みと切り込み) ルートを考慮する場合、ワークピースの輪郭が滑らかになるように、工具の切り出し点または入口点が部品の輪郭に沿った接線上にある必要があります。ワークの輪郭表面を垂直に上下に切断することで、ワークの表面に傷を付けないようにします。図 2.5 に示すように、輪郭加工中の一時停止 (切削力の急激な変化によって引き起こされる弾性変形) を最小限に抑え、工具跡が残らないようにします。
図2.5 切り込み・切り出し時の工具の伸び
4. 加工後のワークの変形を最小限に抑えるルートを選択する
細長い部品や断面積の小さい薄板部品の場合は、最終寸法まで数回に分けて加工するか、対称に取り代を取り除いて工具経路を配置する必要があります。作業ステップを配置する際は、ワークの剛性を損なう恐れの少ない作業ステップから配置してください。
2.2.2 位置決めとクランプの解決策を決定する
位置決めとクランプ方式を決定するときは、次の問題に注意する必要があります。
(1) 設計基盤、プロセス基盤、プログラミング計算基盤を可能な限り統一するよう努める。 (2) 工程を集中させ、クランプ回数を減らし、全ての加工面を１回で加工できるようにする。
可能な限り 1 つのクランプで固定してください。 (3) 手動調整に長時間かかるクランプ方式の使用は避けてください。
(4) クランプ力の作用点はワークの剛性の良い部分となるようにしてください。
図 2.6a に示すように、薄肉スリーブの軸方向の剛性は半径方向の剛性よりも優れています。クランプ爪でラジアルクランプを行う場合、ワークの変形が大きくなります。軸方向に沿ってクランプ力を加えると、変形はさらに小さくなります。図 2.6b に示す薄肉ボックスをクランプする場合、クランプ力はボックス上面ではなく剛性の高い凸端に作用するか、上面の 3 点クランプに変更してボックスの位置を変更してください。図 2.6c に示すように、力点を調整してクランプ変形を軽減します。
図2.6 クランプ力作用点とクランプ変形量の関係
2.2.3 工具とワークの相対位置を決定する
CNC 工作機械の場合、加工の開始時に工具とワークピースの相対位置を決定することが非常に重要です。この相対位置はツールの設定点を確認することで得られます。工具設定点とは、工具設定により工具とワークとの相対位置を決める基準点を指します。ツール設定点は、加工中の部品上、または部品位置決め基準と一定のサイズ関係を持つ治具上の位置に設定できます。工具設定点は、部品の加工原点で選択されることがよくあります。選択の原則
ツール設定ポイントは次のとおりです。 (1) 選択したツール設定ポイントは、プログラムのコンパイルを簡単にする必要があります。
(2) 工具設定点は位置合わせが容易で、部品の加工原点を決定するのに便利な位置を選択する必要があります。
(3) 工具設定点は、加工中に確認するのに便利で信頼性の高い位置に選択する必要があります。
(4) 加工精度の向上につながる工具設定点の選定を行うこと。
例えば、図 2.7 の部品を加工する場合、図のルートに従って CNC 加工プログラムをコンパイルする際に、加工ツールの設定として、フィクスチャ位置決め要素の円筒ピンの中心線と位置決め面 A の交点を選択します。ポイント。当然ですが、ここでのツール設定点は加工原点でもあります。
工具設定点を使用して加工原点を決定する場合、「工具設定」が必要です。いわゆる工具セッティングとは、「工具位置点」を「工具設定点」に一致させる操作をいう。各ツールの半径と長さの寸法は異なります。工作機械に工具を取り付けた後、制御システムで工具の基本位置を設定する必要があります。 「ツール位置点」とは、ツールの位置決め基準点を指します。図 2.8 に示すように、円筒フライスの工具位置点は工具中心線と工具底面の交点です。ボールエンドフライスの工具位置点は、ボールヘッドの中心点またはボールヘッドの頂点です。旋削工具の工具位置点は、工具先端または工具先端円弧の中心です。ドリルの工具位置点はドリルの頂点です。さまざまな種類の CNC 工作機械の工具設定方法はまったく同じではないため、この内容はさまざまな種類の工作機械に関連付けて個別に説明します。
マシニングセンタやCNC旋盤など複数の工具を使用して加工を行う工作機械では、加工工程中に自動的に工具を交換する必要があるため、工具交換点が設定されています。手動工具交換を備えた CNC フライス盤の場合は、対応する工具交換位置も決定する必要があります。工具交換時の部品、工具、治具の損傷を防ぐため、工具交換点は加工部品の輪郭の外側に設定されることが多く、一定の安全マージンを残しています。
2.2.4 切断パラメータの決定
金属切削工作機械の加工を効率よく行うには、加工材料、刃具、切削量が三大要素となります。これらの条件によって、加工時間、工具寿命、加工品質が決まります。経済的で効果的な加工方法を実現するには、切削条件を適切に選択する必要があります。
各工程の切削量を決定する際は、工具の耐久性や工作機械のマニュアルの規定を考慮してプログラマが選択してください。切断量も実経験から類推して決定することができる。切削量を選択する際には、工具が部品を加工できること、または工具の耐久性が 1 作業シフト以上、少なくとも 1 作業シフトの半分以上であることを十分に確認する必要があります。バックカット量は主に工作機械の剛性によって制限されます。工作機械の剛性が許す限り、バックカット量を工程の加工代とできるだけ等しくすることで、パス数を減らし加工効率を向上させることができます。表面粗さと精度の要件が高い部品の場合は、十分な仕上げ代を残しておく必要があります。 CNC加工は一般的な工作機械加工に比べて仕上げ代を小さくすることができます。
プログラマが切削パラメータを決定するときは、ワークの材質、硬度、切削状態、背面切削深さ、送り速度、工具の耐久性を考慮し、最終的に適切な切削速度を選択する必要があります。表2.1に旋削加工時の切削条件選定の参考データを示します。
表2.1 旋削加工時の切削速度(m/min)
| 切削材料名 | 軽切断 | 一般的にカットは、 | 重切削 | ||
| 高品質炭素構造用鋼 | 10# | 100 ～ 250 | 150 ～ 250 | 80 ～ 220 | |
| 45 # | 60 ～ 230 | 70 ～ 220 | 80 ～ 180 | ||
| 合金鋼 | σ b ≤750MPa | 100 ～ 220 | 100 ～ 230 | 70 ～ 220 | |
| σ b >750MPa | 70 ～ 220 | 80 ～ 220 | 80 ～ 200 | ||
2.3 CNC加工技術文書の記入
CNC加工のための特別な技術文書の記入は、CNC加工プロセス設計の内容の1つです。これらの技術文書は、CNC 加工と製品の受け入れの基礎となるだけでなく、オペレーターが従って実行する必要がある手順でもあります。技術文書は、CNC 加工の具体的な説明書であり、加工プログラムの内容、クランプ方法、各加工部品に選択される工具、その他の技術的事項をオペレーターがより明確に理解できるようにすることを目的としています。主な CNC 加工技術文書には、CNC プログラミング タスク ブック、ワークの取り付け、原点設定カード、CNC 加工プロセス カード、CNC 加工ツール パス マップ、CNC ツール カードなどが含まれます。以下に一般的なファイル形式を示します。ファイル形式は次のとおりです。企業の実際の状況に応じて設計されています。
2.3.1 CNC プログラミング タスクブック CNC 加工プロセスにおける加工担当者の技術要件とプロセスの説明、および CNC 加工前に保証する必要がある加工代について説明します。これは、プログラマーとプロセス担当者が作業を調整し、CNC プログラムをコンパイルするための重要な基盤の 1 つです。詳細については、表 2.2 を参照してください。
表2.2 NCプログラミングタスクブック
| プロセス部門 | CNCプログラミングタスクブック | 製品部品図番号 | ミッションNo. | ||||||||
| 各部の名称 | |||||||||||
| CNC装置を使用する | 共通ページ ページ | ||||||||||
| 主なプロセスの説明と技術要件: | |||||||||||
| プログラム受信日 | 月の日 | 担当者 | |||||||||
| によって準備された | 監査 | プログラミング | 監査 | 承認する | |||||||
2.3.2 CNC加工ワークの設置・原点設定カード（クランプ図・部品設定カードといいます）
CNCの加工原点の位置決め方法とクランプ方法、加工原点の設定位置と座標方向、使用する治具の名称と番号などを記載します。詳細は表2.3を参照してください。
表2.3 ワーク取付・原点設定カード
| 部品番号 | J30102-4 | CNC加工ワーク取付・原点設定カード | 工程番号 | ||||
| 各部の名称 | プラネットキャリア | クランプ数 | |||||
|
| |||||||
| 3 | 台形溝ボルト | ||||||
| 2 | プレッシャープレート | ||||||
| 1 | ボーリングおよびフライス加工治具プレート | GS53-61 | |||||
| 作成者 (日付) レビュー者 (日付) | 承認済み（日付） | ページ | |||||
| 総ページ数 | シリアルナンバー | 器具名 | 治具図面番号 | ||||
2.3.3 CNC加工プロセスカード
の間には多くの類似点がありますCNC加工工程カードと通常の加工プロセスカード。違いは、工程図にプログラミング原点と工具設定点を明記し、プログラミングの簡単な説明（工作機械の機種、プログラム番号、工具半径補正、ミラー対称加工方法など）と切削パラメータ（ (主軸速度、送り速度、最大バックカット量または幅など) を選択する必要があります。詳細については、表 2.4 を参照してください。
表2.4CNC加工工程カード
| ユニット | CNC加工プロセスカード | 製品名または製品コード | 各部の名称 | 部品番号 | ||||||||||
| プロセス図 | 間の車 | 使用機器 | ||||||||||||
| 工程番号 | プログラム番号 | |||||||||||||
| 器具名 | 治具番号 | |||||||||||||
| ステップNo. | 作業ステップ do 産業 | 加工面 | 道具 いいえ。 | ナイフの修理 | 主軸速度 | 送り速度 | 戻る | 述べる | ||||||
| によって準備された | 監査 | 承認する | 年 月 日 | 共通ページ | 番号 ページ | |||||||||
2.3.4 CNC 加工ツールのパス図
CNC 加工では、移動中に工具が治具やワークピースに誤って衝突しないように注意する必要があることがよくあります。そのため、プログラミング上で工具の移動経路（どこを切るか、どこで工具を持ち上げるか、どこを斜めに切るかなど）をオペレータに伝えるように努める必要があります。工具経路図を簡略化するために、一般に、統一され、合意された記号を使用して工具経路図を表すことができます。工作機械が異なれば、使用する凡例や形式も異なります。表 2.5 は一般的に使用される形式です。
表 2.5 CNC 加工ツールのパス図
| CNC 加工ツールのパス マップ | 部品番号 | NC01 | 工程番号 | ステップNo. | プログラム番号 | ○100 | ||||
| 機械型式 | XK5032 | セグメント番号 | N10 ～ N170 | 処理内容 | フライス加工輪郭外周 | 合計1ページ | 番号 ページ | |||
 | ||||||||||
| プログラミング | ||||||||||
| 校正 | ||||||||||
| 承認 | ||||||||||
| シンボル | ||||||||||
| 意味 | ナイフを持ち上げる | カット | プログラミングの原点 | 切断点 | 切断方向 | 切断線の交差点 | 坂道を登る | リーミング | ラインカット | |
2.3.5 CNCツールカード
CNC 加工では、工具に対する要件が非常に厳しくなります。一般に、工具の直径と長さは、機械の外部にある工具設定装置で事前に調整する必要があります。ツールカードには、ツール番号、ツール構造、テールハンドル仕様、アセンブリ名コード、ブレードモデルと材質などが反映されており、ツールの組み立てや調整の基礎となります。詳細については、表 2.6 を参照してください。
表2.6 CNCツールカード
| 部品番号 | J30102-4 | ナンバーコントロールナイフ ツール カードピース | 使用機器 | |||||
| ツール名 | ボーリング工具 | TC-30 | ||||||
| 工具番号 | T13006 | 工具交換方法 | 自動 | プログラム番号 | ||||
| ナイフ 道具 グループ なる | シリアルナンバー | シリアルナンバー | ツール名 | 仕様 | 量 | 述べる | ||
| 1 | T013960 | 抜き釘 | 1 | |||||
| 2 | 390、140-5050027 | ハンドル | 1 | |||||
| 3 | 391、01-5050100 | 延長ロッド | Φ50×100 | 1 | ||||
| 4 | 391、68-03650 085 | ボーリングバー | 1 | |||||
| 5 | R416.3-122053 25 | ボーリングカッターのコンポーネント | Φ41～Φ53 | 1 | ||||
| 6 | TCMM110208-52 | ブレード | 1 | |||||
| 7 | 2 | GC435 | ||||||
 | ||||||||
| 述べる | ||||||||
| によって準備された | 校正 | 承認する | 総ページ数 | ページ | ||||
工作機械や加工目的が異なれば、特殊な技術ファイルを処理するさまざまな形式の CNC が必要になる場合があります。仕事では、特定の状況に応じてファイル形式を設計できます。
投稿日時: 2024 年 12 月 7 日