ハイエンド精密製造のためのCNC加工技術

測定素子とそれに対応する回路からなるフィードバック装置は、速度と変位を検出し、その情報をフィードバックして閉ループ制御を形成する。精度に対する要求はそれほど高くないものもある。数値制御工作機械フィードバック装置がない場合は、オープン・ループ・システムと呼ばれる。

5、工作機械本体

CNC工作機械の実体は機械本体であり、実際の切削加工を行う部分に属し、ベッド、ベース、テーブルのほか、ベッドサドル、主軸などをカバーする。

CNC加工プロセスの特徴

デジタル制御加工CNCも、切削加工の法則に従って、一般的な工作機械の加工技術は、一般的に似ています。それは、加工処理の自動化にコンピュータ制御技術の使用であり、高い処理効率、高精度の機能を持つ、ユニークな加工技術を持って、プロセスはより複雑であり、ステップバイステップの配置は非常に細心の注意を払っています。

工具の選択、切削パラメータは、プロセスルートだけでなく、ナイフの設計などを決定するために、すべてのCNC CNC加工プロセスのカテゴリに属しています。 CNC CNC加工プロセスは、合理的なプロセスを行う限り、品質と高い出力効率と高速CNCプログラムからプログラムされるように、CNCプログラミングのコア基盤の両方である。最小の加工時間、最小の工具損失、最高のワーク加工結果、これらはCNCプログラムの卓越性の標準の尺度である。

ワークピースの全体的な加工工程は、工程のCNC加工部分をカバーし、あるいは別工程であっても、最終的に全体的な機械や金型アセンブリの要件に適合するように、互いの前後の他の工程と調整する必要があり、規格に従って部品を加工できるようにする。

CNC加工の工程は通常、荒加工工程、中荒加工工程、中仕上げ工程、仕上げ工程に分けられる。

CNCプログラミング

CNCプログラミングは、部品図面に基づいてCNC加工プログラムを作成するプロセス全体をカバーし、その主な作業は、工具の移動状況を加工するための工具点を計算することである。この点は、CL点とも呼ばれ、通常、工具軸と工具面の交点として選択され、多軸加工の場合は、工具軸ベクトルも与えなければならない。

工作機械にはCNC工作機械と呼ばれるタイプがあり、工作物の図面とそれに対応する特定の加工工程で与えられる要件に従って動作する。この動作のために、使用する工具の配置、様々な部品の移動量や移動速度、動作の実行順序、主軸の回転速度、主軸の回転方向、刃物台のクランプ、刃物台の緩め、刃物台の冷却など、一連の動作がある。これらの操作は、所定のCNCコードの形でプログラムシートとして記述し、工作機械のコンピューターに入力する。入力後、CNCシステムは入力された命令に基づいて、コンパイル、演算、論理処理動作を開始する。加工動作が完了すると、様々な信号や命令が出力され、工作機械の様々な部分を制御することができるため、指定された変位に対応する命令の下で、シーケンシャルな動作要件に従って、最終的に様々な形状のワークを加工することができます。従って、操作プロセスから見て、プログラミングはCNC工作機械の性能に大きな影響を与える。

まず、CNC工作機械では、さまざまな機能を表す命令コードがプログラムの形でCNC制御装置に入力される。次に、これらの命令コードはCNCによって処理される。その後、CNCはパルス信号を送り、CNC機械の可動部の動作を制御する。その結果、部品が加工される。

現在、CNCプログラムには2つの規格があり、1つは国際標準化機構のISO、もう1つはアメリカ電子工業会のEIAで、わが国で使用されているのはISOコードである。

技術の進歩に伴い、3次元CNCプログラミングで手動プログラミングが使われることはほとんどなくなり、代わりに市販のCAD/CAMソフトウェアが使われるようになった。

コンピュータ支援プログラミングシステムの中核はCAD/CAMで、データの入出力機能を持ち、同時に加工軌跡の計算や編集作業を行うことができる。加工パラメータの設定に加えて、加工シミュレーションプロセスを実行できる。

現在、我が国では、UG、CAXAなどの強力なCNCプログラミングソフトが普及している。CNCプログラミング、グラフィック処理、機械加工のための各ソフトウェアの原理は多かれ少なかれ同じですが、それぞれが独自の特徴を持っています。

CNC加工部品のステップ

部品の図面を分析し、形状を含むワークピースの一般的な状況を知り、ワークピースの材質を知り、プロセス要件を理解する。

2、CNC加工工程（加工内容、加工ルート）の部分を決定する。

3.必要な数値計算を行う（基点と節点の座標計算）

4、プログラムシートの準備（工作機械によって異なりますので、取扱説明書に従ってください。）

5、プログラムの検証は、マシンにプログラムを入れて、グラフィカルなシミュレーションを行い、その後、プログラミングが正しいかどうかを確認します。

6、被加工物の加工作業を実施する（優れた工程管理は、時間の節約に極めて効果的であり、同時に加工の質を向上させる）。

7、ワークピースの受け入れだけでなく、分析されるエラーの質のために（ワークピースの検査の実施のために、次のプロセスに流れるように修飾されている場合、修飾されていない場合は、エラーの原因と見つけるための是正措置の助けを借りて、分析の質）。

CNC工作機械の歴史

第二次世界大戦の終了後、製造業の生産のほとんどは、労働者が手動で工作機械を操作するために、関連する図面を理解し、その後、製品を生産するような方法を介して、部品を処理するために、手動操作の使用ですが、そのため、コストが高く、効率も非常に低く、同じの品質を保証することはできません。

1940年代末、米国のエンジニア、ジョン・パーソンズは、加工する部品の形状を表す厚紙のカードに穴を開け、そのカードを使って機械の動きを制御するという、当時はまだ概念に過ぎなかったアイデアを思いついた。

1948年、パーソンズは米空軍に彼のアイデアを入れてデモを行ったが、米空軍が見ている、大きな関心を示した、これは当時の米空軍が高度な処理方法を探しているためであり、航空機のプロトタイプの処理問題を解決するために期待し、高精度の要件の複雑さのプロトタイプの形状の観点から、一般的な機器は、米国に適応することは困難である、米空軍はすぐに委託し、工作機械を操作するために硬いボール紙を開発するために、米国のマサチューセッツ工科大学（MIT）が主催。マサチューセッツ工科大学（MIT）は、硬質ボール紙によって操作される工作機械を開発するための研究を実施するために、最終的に1952年に、MITとパーソンズが正常に最初のデモ機を開発するために協力し、1960年代には、よりシンプルで経済的なポイント制御のボール盤だけでなく、CNCフライス盤のリニア制御は、すべての部門の製造業におけるCNC工作機械の緩やかな推進を促し、急速な発展を得ています。

CNC加工の歴史はすでに半世紀以上続いている、初期のアナログ信号回路制御からNC数値制御システムは、インテリジェントで強力なCAD / CAM統合システムの手動開発からプログラミング、非常に複雑な統合加工システムに発展した。

中国の状況によると、CNC技術の開発は比較的遅く、国内のワークショップのほとんどのために、機器は比較的古い、人材の技術的なレベルと貧しい加工品質と処理効率のプレゼンテーションに遅れの概念は高くなく、しばしば納期が遅れている。

1、NCシステムの第一世代は1951年に導入され、その制御ユニットは主にアナログ回路基板だけでなく、様々なバルブで構成され、最初のCNC工作機械は1952年に誕生し、それはフライス盤や旋盤からマシニングセンターに進化し、それは順番に近代的な製造業の重要な設備となっている。

2.第2世代のNCシステムは1959年に製造され、主に個々のトランジスタと他の部品で構成された。

3.第3世代のNCシステムは1965年に登場し、初めて集積回路基板を使用した。

まず、第4世代のNCシステムの開発に成功した1964年、この第4世代のNCシステムは、私たちが非常に慣れ親しんでいるコンピュータ数値制御システム、つまりCNC制御システムの一種であった。

第4世代NCシステムの後、1975年に強力なマイクロプロセッサを搭載したNCシステムが採用され、これが第5世代NCシステムである。

6、NCシステムの第六世代は、現在の統合生産システムの使用、つまり、MISだけでなく、DNCの使用、および柔軟な加工システムの使用は、このシステムは、FMSです。

CNC工作機械の動向

1.高速

自動車産業の急速な発展とともに、防衛産業も離陸の途上にあり、航空・宇宙分野の絶え間ない進歩、アルミ合金をはじめとするさまざまな新素材の実用化など一連の情勢は、CNC工作機械が生み出す高速度への需要をますます高めている。

a.主軸回転数：本機は電動主軸、すなわち主軸モーターを内蔵したタイプを使用し、最高回転数は毎分/回転に達する。

b. 送り速度、分解能0.01µmで最大送り速度240m/min、複雑な形状の正確な加工が可能。

c.動作速度：マイクロプロセッサの急速な発展は、CNCシステムの高速、高精度に向けた方向の開発は、保護のための基礎を築くために、その後、現在のCPUは、32ビットと64ビットのCNCシステムに開発されている、周波数は現在、程度の範囲にメガヘルツの数百、さらにはギガヘルツに増加している。演算速度が大幅に向上したため、0.1µmまたは0.01µmの分解能で24～240m/分の送り速度を達成することができる。

d.工具交換速度、現在、先進的な外国製マシニングセンタの工具交換時間は通常約1秒のレベルであり、高いレベルではすでに0.5秒に達している。 ドイツの会社は、工具マガジンをバスケットのようなスタイルに設計し、主軸を軸として、工具を円周位置に配置し、工具から工具への工具交換時間はわずか0.9秒である。

2.高精度

今日、CNC工作機械の精度に対する要求は、もはや静的な幾何学的精度に限定されるものではなく、工作機械の運動精度、工作機械の熱変形、さらには振動の監視と補正にますます注目が集まっている。

CNCシステムの制御精度を向上させるために、このようにCNC制御ユニットは、洗練される傾向にある促進し、プログラムの小さなセグメントを介して連続供給を達成するために高速補間技術を使用することであり、位置検出の精度を向上させるために高分解能位置検出装置の使用は、フィードフォワード制御と非線形制御およびその他の手段を使用して位置サーボシステム。

b.誤差補正技術の使用：バックラッシュ補正技術の使用、ねじピッチ誤差補正技術の使用、工具誤差補正の使用および一連の関連技術は、機器のために、包括的かつ統合された補償を実施するために、熱変形誤差と空間誤差に存在する。

c.グリッド****を使用して、マシニングセンターの軌跡の精度を向上させるためのチェックを実施し、シミュレーションの助けを借りて工作機械の加工精度を予測することで、工作機械の位置決め精度と繰り返し位置決め精度を確保し、長期的に安定した性能を維持できるようにし、さまざまな動作条件下でさまざまな加工タスクを完了できるようにし、部品の加工品質を保証する。

3.機能的複雑性

複合工作機械とは、ブランクから完成品に至るまで、1台の機械で可能な限り多くの要素を実現またはカバーできる機械のことである。その構造上の特徴から、複合加工機とプロセス複合加工機に分けられる。マシニングセンタは、旋盤加工、フライス加工、ドリル加工、ホブ加工、研削加工、レーザー熱処理など多くの工程をこなすことができ、あらゆる複雑な部品の加工が可能です。近代的な機械加工の要求が向上し続け、多くの多軸CNC工作機械は、様々な大企業でますます人気があります。

4.インテリジェント制御

人工知能技術の発展過程に従って、製造業の生産柔軟化と製造自動化の発展ニーズを満たすために、CNC工作機械の知能の程度は向上し続け、具体的には次のような側面がある：

a. プロセス適応制御技術；

b. 加工パラメータのインテリジェントな最適化と選択；

c. インテリジェントな故障自己診断と自己修復技術；

d. 知的故障の再生と故障シミュレーション技術；

e. インテリジェントACサーボドライブ

f. インテリジェント4M CNC：製造工程では、測定動作の統合、モデリング動作の統合、機械加工の統合、機械操作の統合、これら4つを4Mと呼び、1つのシステムに統合する。

5.システムの開放性

a.将来技術への開放性：ソフトウェアとハードウェアのインターフェイスが、認知された標準プロトコルに基づいているため、一般的に使用されている新世代のソフトウェアやハードウェアを採用し、同化し、互換性を持たせることが可能です。

b. ユーザーの特別な要求に対してオープンであること。これには、機能の拡張を含む製品の更新や、特別な用途の要求に応えるためのハードウェアとソフトウェア製品のさまざまな組み合わせを提供することも含まれる。

c. 数値制御標準、標準化されたプログラミング言語を構築することで、一方ではユーザーのアプリケーションを容易にし、他方では業務効率に密接に関連する労働消費の削減を可能にする。

6.ドライブの並列化

多軸同時CNC加工が可能で、組立性、測定性、複雑な特殊部品のニーズにも対応できる。このように、パラレルマシンは「数値制御技術の発明以来、工作機械業界における最も大きな進歩」とされ、「21世紀の新世代の数値制御加工機」とも評価されている。

7.偏光（小型化と微細化）

国防の発展、CNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性、航空の発展、CNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性、航空宇宙の発展、CNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性、エネルギーおよび大規模のための他の基本的な産業設備、CNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性。むしろ、それは超精密加工技術の21世紀の戦略的な技術であり、新しい製造プロセスや微細サイズとマイクロナノ加工精度に適応することができます機器を開発する必要がある、マイクロナノテクノロジーの21世紀の戦略的な技術であり、新しい製造プロセスや微細サイズとマイクロナノ加工精度に適応することができます機器を開発する必要がある。

8.情報交流のネットワーク化

どちらもネットワークリソースの共有に到達することができますが、また、CNC工作機械のリモート監視に到達することができますが、また、リモートコントロールに到達することができ、リモート診断とメンテナンスに到達することができます。

9.プロセスのグリーン化

ここ数年、工作機械の省エネと環境に優しい機能を備えたドライカット、セミドライ切削を達成するために、クーラントなしまたは少ないの種類は、、、省エネ、環境に優しい工作機械の様々なタイプを促し、グリーン製造のトレンドの形成が出現し続け、開発のペースを加速した。

10.マルチメディア技術の応用

マルチメディア技術は、コンピュータ、オーディオ、ビデオ、通信技術を組み合わせたもので、コンピュータが包括的に音、テキスト、画像、ビデオ情報を処理する能力を持っているように、統合されたインテリジェントな機能を持つ情報処理に到達することができ、リアルタイム監視システムに適用され、また、生産現場設備のトラブルシューティングに適用されますが、また、生産プロセスのパラメータ監視およびその他のレベルに適用されるので、重要なアプリケーションの価値。