CNC加工体験のまとめ

CNC 加工は複雑であるため、{0}工作機械、材料、切削工具、切削方法、パラメータ設定などの変数が関与するため、-この分野で（実際の加工でもプログラミングでも）高いレベルの習熟度に達するには、かなりの時間がかかります。以下は、エンジニアが長期間の生産を通じて収集した実際の経験の概要です。機械加工プロセス、操作手順、工具パラメータの選択、プロセス監視などの側面をカバーしており、参照を目的としています。

(1) **ツールベースのシーケンス:** 使用する切削ツールに応じて操作が分割されます。 2 番目または 3 番目のツールを使用して残りのフィーチャーを完成させる前に、1 つのツールでパーツ上のすべての実現可能なフィーチャーを完成させます。このアプローチにより、工具交換の回数が減り、非切削（エアカット）時間が最小限に抑えられ、不必要な位置決めエラーが減少します。{4}

(2) **フィーチャー-ベースの順序付け:** 広範な機械加工要件がある部品の場合、内部フィーチャー、外部プロファイル、曲面、平面などの構造特性に基づいて作業を分割できます。-一般に、平面と位置決め面は穴の前に機械加工されます。単純な幾何学的形状は、複雑な形状よりも前に機械加工されます。また、精度要件の低いフィーチャは、より高い精度を必要とするフィーチャよりも先に機械加工されます。

(3) **荒加工と仕上げの順序:** 変形しやすい部品の場合、一般に荒加工と仕上げ加工を分離する必要があります。これは、荒加工後に生じた変形に対処するために修正措置（再調整など）が必要になる場合があるためです。-
要約すると、作業を分割する際には、部品の構造と製造可能性、工作機械の能力、必要な CNC 加工の範囲、セットアップの数、施設の生産組織などの要素を柔軟に考慮する必要があります。集中操作 (より少ないセットアップ) と分散操作 (より多くのセットアップ) の選択は、常に合理的なアプローチを目指しながら、特定の状況に基づいて行う必要があります。

加工順序は、ワークピースの剛性が損なわれないようにすることを主な焦点として、部品の構造、未加工素材 (ブランク) の状態、位置決めとクランプの要件に基づいて決定する必要があります。シーケンスは通常、次の原則に従う必要があります。

(1) 前のステップでの機械加工が、後続のステップで必要な位置決めとクランプを妨げてはなりません。ステップ間に散在する汎用工作機械を使用する操作も考慮する必要があります。-

(2) 外部輪郭を加工する前に、内部フィーチャとキャビティを加工します。

(3) 同じ位置決めおよびクランプ方法、または同じ切削工具を共有する操作は、理想的には、再位置決め、工具交換、クランプ調整操作の回数を最小限に抑えるために連続して実行する必要があります。--

(4) 1 回のセットアップで複数の操作を実行する場合は、ワークの剛性への影響が最も少ない操作を最初にスケジュールします。

(1) 設計、製造プロセス、プログラミング計算に使用するデータムの統一に努めます。

(2) セットアップの数を最小限に抑えます。 1 回の位置決め操作の後に、必要なすべての表面を加工することを目指します。

(3) 機械の稼働中に手動調整が必要なスキームは避けてください。

(4) 治具の設計がオープンでアクセス可能であることを確認します。位置決めおよびクランプ機構はツールの経路を妨げてはなりません（衝突を引き起こすなど）。干渉が避けられない場合は、マシンバイスまたはねじ込み式クランプのベース プレートの使用を検討してください。-

1. 工具-設定点は、データム フィーチャまたはすでに精密加工された表面である場合、ワークピース自体上に配置できます。-ただし、ツール-の設定ポイントが最初の操作中に破壊された場合、その後の操作でその設定ポイントを見つけることができなくなる可能性があります。したがって、最初の操作では、位置決めデータに対して固定の寸法関係を持つ位置で相対的なツール設定位置を確立します。これにより、元のツール設定点を相対位置に基づいて復元できます。{7}}この相対的なツール設定位置は、通常、機械テーブルまたは治具上にあります。選択の原則は次のとおりです。
1) 位置合わせが簡単。
2) プログラミングに便利です。
3) 低ツール-設定エラー。
4）加工時の検査に便利です。

2. ワーク座標系の原点はオペレータによって設定されます。ワーククランプ後の工具設定により決定され、ワー​​クと工作機械のゼロ点との位置関係（距離）を反映します。一旦確立されると、ワークピース座標系は一般に固定されたままになります。ワーク座標系とプログラミング座標系は一致している必要があります。つまり、加工中にそれらが一致する必要があります。

ツール パスとは、CNC 加工中のワークピースに対するツールの移動の軌跡と方向を指します。合理的な加工パスの選択は、部品の加工精度と表面品質に密接に関係しているため、非常に重要です。ツールパスを決定する際には、次の点を考慮する必要があります。
1) 部品が加工精度要件を満たしていることを確認します。
2) 数値計算が容易になり、プログラミングの負担が軽減されます。
3) 最短の加工パスを追求し、「エアカット」時間を最小限に抑えて加工効率を向上させます。-
4) プログラムブロックの数を最小限に抑えます。
5) ワークピースプロファイルの表面粗さ要件が満たされていることを確認します。最終プロファイルは最後のパスで連続的に加工する必要があります。
6) 工具の進入経路と後退経路 (入口と出口) を慎重に検討して、プロファイル (切削力の急激な変化が弾性変形を引き起こす可能性がある) での停止によって生じる工具跡を最小限に抑え、工具をプロファイル表面に垂直に突っ込むことによってワークピースに傷を付けないようにします。

ワークの位置合わせとプログラムのデバッグが完了すると、プロセスは自動加工段階に入ります。自動加工中、異常な切断条件によって引き起こされる品質問題やその他の事故を防ぐために、オペレータは切断プロセスを監視する必要があります。

切断プロセスの監視には主に次の側面が含まれます。
1. 加工プロセスの監視: 荒加工では、ワーク表面から余分な材料を迅速に除去することに重点が置かれます。自動加工中、工具は設定された切削パラメータに基づいて所定のパスに従います。オペレータは、工作機械の効率を最大化するために、負荷計を介して切削負荷の変化を観察し、工具の負荷状態に基づいて切削パラメータを調整する必要があります。

2. プロセス中の切削音の監視: 自動切削では、工具がワークピースに接触するときに発生する音は、通常、安定した連続した鮮明な音であり、機械のスムーズな動きを伴います。プロセスが進行するにつれて、ワークピース内の硬い異物、工具の磨耗、工具のたわみなどの要因により、不安定性が生じる場合があります。この不安定性は、切削音の変化として現れます。-ワークピースに衝撃を与える工具の騒音など-や機械の振動です。切断パラメータと条件は速やかに調整する必要があります。調整が効果的でないことが判明した場合は、機械を一時停止して工具とワークピースの状態を検査する必要があります。

3. 仕上げプロセスの監視: 仕上げでは、寸法精度と表面品質を確保することに重点が置かれ、通常は高い切削速度と送り速度が伴います。加工面に構築されたエッジの影響に注意する必要があります。-キャビティ加工の場合は、コーナーでのオーバーカットや工具のたわみも防止する必要があります。これらの問題に対処するには、まず、クーラントのスプレー位置を調整して、加工面の最適な冷却を確保します。次に、加工面の品質を監視し、品質の変動を最小限に抑えるために切削パラメータを調整します。調整しても大幅な改善が得られない場合は、マシンを停止して元のプログラムの有効性を確認します。
検査のために機械を一時停止または停止するときは、工具の位置に特に注意する必要があります。工具が積極的に切削しているときに機械を停止すると、-スピンドルが突然停止してしまいます-。ワークピースの表面に工具の跡が残る可能性があります。理想的には、工具が切削ゾーンから外れた後にのみ機械を停止する必要があります。

1. 正面フライス加工には、再研磨不可能な超硬正面フライスまたはエンドミルを選択する必要があります。-一般に、2 パス加工戦略が推奨されます。最初のパスは、正面フライスを使用してワークピース表面を連続的に横切る荒加工操作である必要があります。各パスの推奨切削幅は工具直径の 60% ～ 75% です。

2. エンド ミルと超硬インサート エンド ミルは、主にボス、スロット、ボックス開口面の加工に使用されます。-

3. ボールエンドミルとラウンドインサートミル（ブルノーズミルとも呼ばれます）は、さまざまな抜き勾配で曲面や輪郭を加工するために一般的に使用されます。-ボールエンドミルは主に中仕上げと仕上げ加工に使用されますが、超硬インサート丸型インサートミルは一般に荒加工に使用されます。{6}{7}

加工プログラム シートは CNC 加工プロセス設計のコンポーネントであり、オペレーターが従わなければならない一連の指示として機能します。加工プログラムの具体的な内容、ワークの保持方法や位置決め方法、加工ごとに選択する工具、注意事項などを明確にすることを目的としています。

加工プログラムシートには、CAD/CAM ファイル名、ワークピース名、ワーク保持スケッチ、プログラム名、各プログラムで使用する工具、最大切り込み深さ、加工タイプ (荒加工または仕上げ加工など)、推定加工時間などが含まれている必要があります。

加工プロセスを決定したら、プログラミングする前に次のことを理解する必要があります。

1. ワークのクランプ方法;

2. ワークブランクのサイズ（加工範囲または複数のセットアップが必要かどうかを決定するため）。

3. 被削材の材質（適切な切削工具を選択するため）。

4. 利用可能な工具の在庫（加工中の工具の不足によるプログラムの変更を避けるため、または必要な工具が必要な場合に事前に準備するため）。

安全高さを設定する原則は、一般に、「島」(隆起したフィーチャ) の最も高い表面の上に安全高さを配置することです。あるいは、プログラミングのゼロ点を最も高い面に設定すると、工具衝突のリスクを最小限に抑えることもできます。

工作機械が異なれば認識されるアドレス コードや NC プログラム形式も異なるため、生成されたプログラムが正しく実行されるようにするには、使用する特定の工作機械に対して正しい後処理形式を選択する必要があります。{0}}

プログラムの転送方式はCNCとDNCに分類されます。 CNC 方式では、プログラムは媒体 (フロッピー ディスク、テープ リーダー、通信ケーブルなど) を介して工作機械のメモリに転送されて保存され、加工中にメモリから取得されます。メモリ容量が限られているため、DNC 方式は大規模なプログラムに使用されます。 DNC を使用すると、工作機械が制御コンピュータからプログラムを直接読み取ることができるため (動作中にデータを効率的にストリーミングできます)、メモリ容量の制限に制約されません。