産業革命以来、企業は生産を拡大し、リソースを最大限に活用するための、より効果的な新しい方法を模索してきました。
40 年代後半、ジョン T パーソンズはテープに穴を開ける機械で「数値制御 (NC)」という概念を開発しました。これが、永続的な影響を与えるものの始まりでした。
CNC または「コンピュータ数値制御」は、このプロセスの技術的進歩であり、リチャード・ケッグが MIT と共同で最初の CNC フライス盤 (シンシナティ・ミラクロン・ハイドロテル - 1952 年に「工作機械の位置決め用モーター制御装置」として特許を取得) を開発した 1958 年から存在しています。これがこの技術の真の商業的誕生であり、それ以来長い道のりを歩んできました。
コンピューター技術、3D プリンティング、その他の革新の進歩により技術情勢が変化するにつれて、多くの切断および加工ジョブの複雑さと細部はより複雑になり、特に CNC 加工はそれに追いつく必要がありました。 3D プリンティングの分野での地位を確立しました (おそらく最大の競合他社の XNUMX つです)。
CNC は、特定のマシン向けに設計され入力されるプログラム可能なコードであり、仮想オブジェクト (設計) を実際のオブジェクト (製品) に変換して、正確な動作を実行できるようにします。
このコードは「直交座標」に変換されるため、マシンはほぼロボットのように機能し、優れた精度と、常に元の設計と同等の品質を実現します。
CNC の「機械加工」について話すときは、フライス加工、旋削、穴あけのことを指しますが、全体として、機械加工という用語は、さまざまなツールを使用して材料を除去するための物理的接触を含む、幅広い機械技術をカバーしています。 。
すべての CNC 加工には CNC マシンが使用されますが、そのすべてが加工用であるわけではありません。これは、コンピューター数値制御と、方法の自動化を可能にするコンピューター化システムの利用によるものです。CNC マシンには、さまざまな種類のカッター (たとえば、これには、プラズマやレーザーなど）、プレス ブレーキなどが含まれますが、コンピューターも含まれます。
この記事では、CNC フライス加工と CNC ドリリングについて詳しく見ていき、これらの用語の意味、機械の仕組み、これら 2 つの技術スタイルの違いについて説明します。その後、これらがどのように使用されているか、そして他の技術やイノベーションと競合する CNC 加工の将来について見ていきます。
CNCフライス盤とは何ですか？
CNC フライス加工に関しては、そのプロセスは自動化のためにコンピューター数値制御システムを使用し、最終的な完成したデザインが定式化されるまで材料を取り出して加工するサブトラクティブなプロセスです。
フライス加工は、材料 (多くの場合、木材、プラスチック、金属) を切断および穴あけするプロセスに使用される用語であり、一般に、スピンドルに保持された回転する円筒形の工具 (フライス カッター) を使用します。これらの形状やサイズはさまざまで、さまざまな軸に沿って移動してさまざまな角度で切断し、材料にスロット、穴、細部を作成する機能を備えています。
CNC 技術が普及する以前は、フライス盤にはさまざまなタイプ (2 軸から 5 軸まで) があり、数値が進むごとに異なる軸や機能が追加されていました。CNC フライス盤はコンピューターで操作されるため、任意の数の軸 (2 軸から 5 軸まで) を使用でき、手動操作は必要ありません。
最新の CNC フライス盤は、横型マシニング センターと縦型マシニング センターの両方として組み立てることができます。縦型マシンは、軸が垂直位置に向けられており、通常は細長い切削工具を備えています。これらは一般に、横型フライス盤よりも安価です (価格は最大 4 ドルになる場合があります)。 5 倍の違い）、ワークショップでよく見られ（低価格で入手できるため）、使いやすいと考えられています（作業ゾーンのユーザーの可視性が向上します）。
横型機械は軸が水平位置に向けられており、一般に短くて厚い切削工具を備えています。この 2 つを比較すると、横型機械は汎用性が劣ると考えられますが、より少ない操作で部品を作成でき、より良い表面仕上げが可能になり、より高速なフライス加工が可能になるため、長時間の材料作業に非常に適しています。
CNC マシンで作成できる設計の幅は非常に広いため、さまざまなタイプの CNC フライス盤が利用可能であり、使用される作業に合わせてサイズが異なることは驚くことではありません。タレットミルは、固定スピンドルで垂直に動作し（テーブルが作業を行うように調整されます）、細部の作業に最適です。またはベッドミルは、より大型で剛性の高いフレーム上に構築され、中規模の生産によく使用されます。砲塔は小さすぎて扱いにくいでしょう。
サイズ、機能、操作能力の違いは、目的に適しているかどうかに大きな影響を与えるため、作業に適したマシンを選択することは重要な決定です。
フライス加工プロセスには、最初から最後まで完了するいくつかの異なるステップがあります。CAD (コンピューター支援設計) で必要な部品を設計し、そのファイルを機械コードに変換し、機械をセットアップして、部品を作成できるようにします。
特に初期段階では、設計中のモデルが製造可能であること、また、そのモデルを処理できるように機械が適切に設定されていることを確認するために注意を払う必要があります。
CNC穴あけ加工とは？
複数の軸と動きを利用して製品や部品を形成する CNC フライス加工とは異なり、CNC ドリリングは回転切削工具を利用して丸い穴を形成するプロセスであり、これは静止したワークピースで行われ、一般に大量生産に実装されます。より効率的な生産ラインを実現します。
CNC フライス盤と同様に、これらの機械はコンピュータ コードを使用して穴あけプロセスを自動化し、CNC ソフトウェアと連携して動作します。CNC ソフトウェアは、CAD で作成された設計をコードにフォーマットして機械に入力し、指示に従って穴あけ加工を行います。従来の方法と比較して精度と効率が向上します。
CNC ボール盤は工業環境でよく見られますが、より安価な機械が幅広く入手可能になり、愛好家や中小企業にもその用途が広がりつつあります。
これらの機械は、ガラス、木材、プラスチック、軟金属などのさまざまな材料を処理できます。アップライト、ベンチ、ラジアルなど、さまざまなサイズとスタイルがあり、各機械にはスピンドル (チャックとドリルビットを固定するため)、テーブル (穴あけのための作業スペースを提供するため) などの複数の要素があります。機械）、コラム（CNC 機械要素をサポートするため）、ドリルビット（実際の作業用）、およびインターフェイス（オペレーター入力による機械制御用）。
CNC ボール盤を検討する際には、利用可能な作業領域のサイズ、進行中のプロジェクトとの互換性、耐久性、トルク レベル、スピンドル速度、使いやすさなど、さまざまな要素を考慮する必要があります。
機械がセットアップされると、オペレーターがコードに変換する CAD または CAM (コンピューター支援製造) 設計をアップロードし、正しいドリルビットを取り付け、原材料をテーブルに固定し、穴あけプロセスを開始するというユーザビリティの段階に進みます。インターフェイスを介して、機械に適切なサイズと直径の穴をあけさせます。
CNC フライス加工の用途
CNC フライス盤は、その多彩な切断能力と優れた精度を備え、さまざまな業界でさまざまな部品や製品に使用されています。
ほとんどの機械には幅広い種類の切削工具が用意されており、これらにより柔軟性が高まり、さまざまな材料を扱う機会が得られ、さまざまな作業分野での CNC フライス加工の使いやすさがさらに高まります。
フライスカバーの主なタイプは次の 4 つです。
- プレーンミリング
- スラブまたはサーフェイスミリングとも呼ばれ、平らな表面を作成するために使用されます。
- 正面フライス
- 回転軸を材料の表面に対して垂直に設定し、歯切り工具と組み合わせて原材料を切断し、平らな材料に接触する部分は仕上げに使用します。
- アンギュラーミリング
- 名前から想像できるように、工具の軸を原材料の表面から斜めに設定し、平面フライス加工と面フライス加工の中間点を実現します。
- フォームミリング
- これは、平面のない部品を作成するために使用されるフライス加工であり、目的の曲線や形状を得るために、作業中に関連する機械に複数の異なるツールが取り付けられることがよくあります。
CNC ミリング プロセスは汎用性が高いため (設計の作業性によって制限されるだけです)、この技術は膨大な数のプロジェクトに使用されています。おそらく、自動車産業と航空宇宙産業 (それぞれ自動車と飛行機の部品の作成) に最もよく関連付けられていますが、さまざまな材料 (鋼鉄、アルミニウム、銅、チタン、青銅、木材、ナイロン、押し出しポリウレタン、石、プラスチックなど) との互換性があるため、このプロセスは次のようなプロジェクトにも使用されています。
- 彫刻
- プロトタイプとモデリング
- 木工
- インストゥルメンツ
- アルミ加工
- プラスチック加工
- 家具
- 看板
- キャビネットと棚
プロジェクト、使用方法（趣味用か工業団地用か）、プロジェクトの規模に応じて、CNC フライス盤にはさまざまな用途があります。
CNC ドリリングの用途
より高度な精度、より幅広い汎用性、より高い再現性を必要とするプロジェクトにとって、CNC ボール盤は賢い選択肢です。なぜなら、CNC ボール盤は設計を行うためであり、プロセスに人的エラーが含まれず、機械が CAD を複製する部品を作成するからです。 / CAM 設計により、バッチ全体およびバッチ間で高い一貫性を実現できます。これにより、CNC ドリリングが、ハブ、マシン シャフト、ギア ブランク、アルミニウムまたはプラスチックのプロファイルなどの部品を作成するための一般的なオプションとなるようになりました。
CNC を搭載したボール盤は、主にリーミング、面取り、穴あけに使用され、自動車、航空、宇宙、造船、エンジニアリング業界の複雑な部品に広く使用されています。
これらのマシンの一般的な用途は次のとおりです。
- 金属製作
- 固体金属材料に精密な穴を開け、精密部品を作成します。これらの技術は、自動車、航空宇宙、建設業界の最終部品を製造するプロジェクトでよく見られます。
- 木材加工
- CNC マシンは、木材製造業者 (家具メーカー、家具メーカーなど) の標準作業の一部です。ボール盤は、標準化されたレベルの旋削、フライス加工、研削を提供するために、他の CNC 機械と組み合わせて使用されることがよくあります。
- コンポーネントおよび部品の製造。
- メーカーが穴あけ加工に CNC マシンを使用するのは一般的であり、特に精度と再現性が単に優れているだけでなく、製品の成功にとって重要である業界 (コンピューティングなど) では顕著です。
- プラスチック製造
- CNC ドリリングは汎用性が高く、さまざまなスタイルやツールを使用して標準化された製品を作成できるため、さまざまなプラスチックのメーカーも電子部品の製造に CNC ドリリングを利用しています。
- 電気アプリケーション
- CNC ドリリング (およびその他の CNC マシン) は、電気産業のビジネスにとって不可欠です。メーカーはボール盤を放電加工機として使用する例がいくつかあることが知られています。
機械の種類とサイズ、使用する工具やビット、および作業の複雑さはすべて、どのボール盤が目の前の作業に最適であるかに影響します。ただし、交換可能な部品を使用し、精密な部品を作成する能力も重要です。信頼性の高い繰り返しが可能な CNC ボール盤は、多くの企業のワークショップで確かに貴重なツールです。
CNC フライス加工と CNC ドリリングの違い
CNC フライス加工とドリリングはどちらも減算技術であり、完成品にするために大量の材料を必要とします。これらの技術は相互に排他的ではなく、その使用は主に何を行う必要があるかによって決まります。
これらの機械は見た目も動作も似ていますが、機能は大きく異なります。
CNC フライス加工と CNC ドリル加工の主な違いは、機能、動作、および望ましい結果です。穴のみが必要なプロジェクトの場合は、ドリル加工が選択するのに最も適切なオプションですが、設計がより複雑で、さまざまな形状や表面が必要な場合は、の場合、CNC フライス盤が最良の選択です。
CNC ドリルは材料を押し通して平らな面から精密な穴を開けるのに使用されますが、フライス加工はさまざまな軸から切り込みを入れ、これらの軸に沿って移動できるため、材料内にさまざまな切り抜き形状を作成できます。
フライス盤ではドリルビットを使用して上下に切断できますが、ボール盤ではフライスビットを使用して水平に切断することはできません。
ほとんどの CNC フライス盤には、材料やプロジェクトを所定の位置に固定するためのテーブルが組み込まれていますが、CNC ドリリング マシンの場合は必ずしもそうではありません。バイスが付属している場合があり、スペースの制限が問題となる場所での設置がより柔軟になります。
ボール盤はフライス盤よりもかさばらないことが多いという利点もありますが、どちらも移動作業には特に適していません。
どちらのテクノロジーにも長所と短所があり、CNC ボール盤とフライス盤のどちらが最適であるかを判断するときは、処理するために調達される作業の種類、設置に利用可能なスペースの量、コンピューティング インターフェイスの速度と品質、利用可能な接続 (インターネット速度など)、および会社の予算制限。
また、多くの CNC デバイスが（ミルとドリルだけでなく）相互に連携して動作できること、および他の領域やマシンに拡張するスペースと予算があることで、生産性と創造性の選択肢が大幅に増えることにも留意することが重要です。
CNC フライス加工と CNC ドリリングのまとめ
技術の進歩により、業界の状況は変わり続けており、特に 3D プリントなどのオプションが利用可能になった場合には、サブトラクティブ技術は以前ほど望ましくない可能性があります。これは、材料をはぎ取ってパターンを作成するのではなく、パターンを構築するものです。 。
しかし、それは CNC フライス加工やドリリング加工の将来が限られていると言っているわけではありません。コンピュータープログラミングがより柔軟になり、以前は入手できなかったデザインが作成可能になり、さまざまな材料が一般的に使用されるようになり、この技術は依然として進化し、変化しています。
CNC は依然として金属製品の製造速度を大幅に向上させており、大型部品の場合、機械は依然として最も近い技術的競合他社の能力を超えて動作しています。
CNC の将来は、部品作成プロセス全体の効率と能力を向上させるために、複数の機械間のさらなる統合と同期を目指しています。これにより、当然のことながら、品質に影響を与えることなく生産時間が短縮されます。
ツールがより専門化され、カスタマイズされるにつれて、生産性や精度が向上し、ダウンタイムや冷却時間の必要性が減り、このテクノロジーがより創造的で特殊な製品の進歩を促進し続けるためです。
しかし、製造プロセスに関しては、「適切な仕事には適切なツールを選択する必要がある」という古い格言が依然として非常に適切です。
