CNC旋盤とは何ですか?定義、主要コンポーネント、タイプ、および用途

直径公差 ±0.01 mm で加工された 600 個の同一のシャフトを必要とするスチール サービス センターは、簡単な決断に直面しています。数人の熟練した機械工の判断を信頼し、部品ごとのばらつきを受け入れるか、それとも CNC 旋盤で作業を行い、シフト全体にわたってプログラムにサイズを保持させるかです。この質問に対する簡単な答えは次のとおりです。CNC 旋盤はコンピュータ制御の旋盤であり、固定切削工具がプログラムされた経路に従って材料を除去しながら、自身の軸を中心にワークを回転させます。回転部品と固定工具というこの配置は旋削加工として知られており、シャフト、ディスク、ブッシング、スリーブ、重工業では重量数トンのミルロールなどの丸い部品を製造する最も効率的な方法であり続けています。

CNC旋盤とは一体何ですか?

CNC はコンピューター数値制御の略です。旋盤では、工作物はスピンドル上のチャックまたはコレットにクランプされ、プログラムされた速度で回転します。一方、切削工具は 2 つの主軸 (直径を制御する X 軸と長さを制御する Z 軸) に沿って送られます。機械は通常 G コードで書かれたパート プログラムを実行し、位置フィードバックを備えたサーボ モーターがツールを 100 分の 1 ミリメートル、さらには 1000 分の 1 ミリメートルまで分解された座標に移動させます。

決定的な詳細は回転するものです。旋盤ではワークピースが回転します。フライス盤では工具が回転します。この区分は、なぜ旋盤が丸部品市場を独占し、フライス盤が角柱部品を独占しているのかを説明しています。最新の機械では、その線が少しあいまいになっています。スピンドルにライブ ツーリングと C 軸を追加すると、チャックから部品を取り外さずに、クロス穴の穴あけ、平面の切断、六角プロファイルのフライス加工ができるミルターン旋盤が作成されます。

技術自体は成熟しています。数値制御は 1950 年代に出現し、コンピュータ制御は 1970 年代から 1980 年代にかけて普及しました。それ以来変わったのは、コスト、コントロールの使いやすさ、フィードバック コンポーネントの信頼性です。その結果、現在ではほぼあらゆる規模の店舗で、1 人のオペレーターが複数の機械を監視しながら CNC 旋盤を何時間も稼働させています。

主要コンポーネントの各部

コンパクトなベンチトップ ユニットから 30 トンのロール旋盤に至るまで、すべての CNC 旋盤は同じコア グループから組み立てられています。

• ヘッドストック: スピンドル、駆動モーター、ギアを収容します。ここに取り付けられたチャックまたはコレットがワークピースをグリップします
  • スピンドルボア: バーフィードワークの場合、長いバーストックを通過させることができます。
  • チャックジョー: バーをその外径でクランプするか、リングを逆にするとその内径でクランプします。
• ベッドとガイドウェイ: 構造的なバックボーン。ここでの剛性は、機械がどの程度の重さの切断に耐えられるかを決定します。
  • 傾斜ベッド: 切りくずが作業ゾーンから外れます。高速中型旋盤で一般的
  • フラットベッド: 大型の頑丈なマシンで依然として好まれている伝統的なレイアウト
• キャリッジとクロススライド: 刃物台またはタレットを運び、複数の工具を切断位置に自動的に割り出します。
• 心押し台: 長いまたは細いワークの自由端を支え、たわみを防ぎます。
• CNC コントロール ユニット: プログラムを読み取り、ツール パスを補間し、サーボ モーターに指令を出します。
• 冷却システムと切りくずの処理: 熱と切り粉を切削ゾーンから洗い流します。

CNC 旋盤が実行する操作

タレットが工具を自動的に交換し、スライドがプログラムされた任意のパスをたどることができるため、1 台の機械でほとんどの旋削作業をカバーできます。標準的な操作は次のとおりです。

1. ストレートおよびテーパー旋削: 円筒または制御された角度に沿って外径を縮小します。
2. フェーシング: 通常は部品の端で、軸に対して直角に平面を切断します。
3. 穴あけとボーリング: スピンドル中心線上の内部穴の作成と拡大
4. 溝入れと突切り: 狭いチャンネルを切断したり、完成した部品をバーから分離したりする
5. ねじ切り加工: 規定のピッチで雌ねじと雄ねじを単一点で切断します。
6. ローレット加工: ハンドル、フィッティング、マンドレルにグリップパターンを押し込むこと
7. 輪郭旋削: プログラムされたプロファイルに従い、クラウン、半径、複雑なロール溝がどのように生成されるか

CNC旋盤の種類とその違い

軸数で選ぶ

X と Z のみを動かす 2 軸旋盤は、旋削作業の大部分を処理します。ライブツーリングと C 軸を追加すると、クロスドリリングとフライス加工が可能な 3 軸ミルターン機械が作成されます。サブスピンドルは部品を後加工用の 2 番目のスピンドルに移動し、4 軸以上の構成により、大きなワークの同時マルチツール切削が可能になります。

水平または垂直

横型旋盤がデフォルトのレイアウトです。スピンドルが上を向き、部品がロータリー テーブル上に平らに置かれる縦型旋盤は、チャック ジョーに全重量がかかるのではなく重力によって部品が固定されるため、フランジ、フライホイール、ブレーキ ローターなどの大型で重いディスクに適しています。

耐久性の高い特殊用途のプラットフォーム

ヘビーエンドでは、機械はカタログではなくワークピースを中心に構築されます。頑丈な横型旋盤は、中心間の距離が 3,500 mm 以上で数百ミリメートルのスイング、巨大な鋳造ベッド、数トンの重量のワークピースを運ぶ振れ止めを備えています。このクラスの機械が存在するのは、標準的な旋盤では、たとえ精度が高くても、大型の鍛造品に必要な切削に十分な剛性が得られなかったためです。

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CNC旋盤と手動旋盤

実際の違いは再現性と値の所在に現れます。手動旋盤はオペレーターの手に報酬を与えますが、CNC 旋盤はプログラムと機械の剛性に報酬を与えます。一般的な鉄鋼加工の経験則として、熟練した手による旋削加工は約 ±0.05 mm を維持しますが、健全な CNC 旋盤は ±0.01 mm 以上を維持し、部品番号 1 と同じくらい忠実に部品番号 600 で繰り返します。

耐久性の高い CNC 旋盤が活躍する場所: ロール加工

鉄鋼圧延機は、生産旋盤が生き残るために何が必要かを示しています。ワークロールとバックアップロールの直径が減少し、スケジュールに従って再回転する必要がある摩耗パターンが発生します。鉄筋ロールには三日月型の溝とリブの輪郭があり、摩耗すると正確に再切断する必要があり、線材ミルはリング面全体にわたって一定の直径を必要とするロールリングを稼働させます。

これはどれも、転職活動とは似ていません。これらのワークピースは長く、重く、工具に負担がかかり、軽いベッドを備えた機械は露出します。それが、ローラー専用の CNC 旋盤が存在する理由です。強化されたベッド、特大のスイング、トン単位で定格される振れ止め、および大径と低速で強力な切削用に調整された制御が備わっています。専用の CNC ロール旋盤は、まさにこのデューティ サイクルに合わせて構成されており、ロール リング専用の機械を比較する購入者は、CNC ローラー リング旋盤が独自のカテゴリを獲得した理由から始めることができます。

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同じワークピースに純粋な旋削加工ではなくフライス加工された溝も必要な場合、複合ミルロールプラットフォームは 1 回のセットアップで両方のフィーチャを切削します。これは、作業の間に数トンのロールを再クランプすることは精度と時間の両方を危険にさらすため重要です。

購入前に確認すべきこと

仕様は、部品と一致する場合にのみ意味を持ちます。次の順序でチェックリストに取り組んでください。

1. ベッド上のスイングと中心間の距離: 機械が物理的に許容できる最大の直径と長さ。現在および計画されている最大のワークピースと照らし合わせてチェックされます。
2. スピンドルボアとチャックサイズ: スルースピンドルワークのバー容量とチャックワークのジョー範囲
3. 剛性: 機械の重量とベッドの構造は正直な指標です。重い鋳造ベースが深いカットの振動を吸収します。
4. 精度: 位置決め精度と再現性を別の数値として求め、それらがどのようにテストされたかを尋ねます。
5. 主軸の速度とトルク: 高速では精密な仕上げが行われ、低速トルクでは大径の重切削が行われます。
6. 制御システム: 文書化されたプログラミング、CAM の互換性、お住まいの地域でのサービス サポートを確認します。
7. スペアパーツとサービス: チャックジョー、シール、ウェイカバーなどの摩耗アイテムが数年後の稼働時間を決定するため、署名する前にスペアパーツの入手可能性を確認してください。

安全性も同じリストに含まれます。完全な保護、インターロックされたドア、訓練を受けたオペレーターは後付けではなく購入の一部であるべきであり、ロール機械の購入者は重機を試運転する前に CNC ローラー旋盤の動作安全性を向上させる方法を検討できます。

1 つの部品に旋削とフライス加工の両方が必要な場合にも、同じ理由が当てはまります。両方の作業を 1 回のセットアップで実行できる精密ミルロール旋盤は、重い部品を機械間で移動する際の位置合わせのリスクを排除し、取り扱いの削減と不合格部品の減少により、多くの場合、最初の 1 年以内に価格差を回収します。

結論

CNC 旋盤は、ワークを回転させるスピンドル、固定工具をドリフトなく位置決めするサーボ駆動のスライド、最初の部分から最後の部分までプログラムされたパスを保持する制御という 3 つの要素が連携して動作します。単純な円形部品には 2 軸機械を選択し、機能が増えた場合にはライブ ツーリングを追加し、部品の重量がトンにも達し、公差が 100 分の 1 ミリメートル単位である場合には、耐久性の高いローラー専用プラットフォームにステップアップします。最初に機械をワークピースに合わせ、次にパンフレットを照合すると、投資は毎回同じサイズで機械から取り出されるバッチとして返されます。