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で構成されるフィードバック装置は、速度と変位を検出する役割を果たし、関連する情報をフィードバックして閉ループ制御を形成する。精度の要求があまり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工作機械の物理的な存在としての工作機械の本体は、ベッドをカバーする機械部品の実際の切断や加工作業を引き受けることであり、テーブルが装備されたベースがあり、ベッドのサドルを含むだけでなく、スピンドルなどが含まれています。

CNC加工プロセスの特徴

すべての工作機械に共通する加工と切削の法則に従う。加工また、主に従うと、それは加工自動化処理におけるコンピュータ制御技術の応用であるので、高い処理効率、高精度の機能があり、それはユニークな処理プロセスを持って、プロセスはより複雑であり、徹底的かつ徹底的なステップバイステップの配置。

CNC加工プロセスには、工具の選択、切削パラメータの決定、ツールパスの設計などが含まれる。CNC加工プロセスは、CNCプログラミングの基礎であり中核であり、プロセスが合理的である場合にのみ、高効率で高品質のCNCプログラムを作成することができる。CNCプログラムの良し悪しは、加工時間の最小化、工具ロスの最小化、ワークの最良の結果を伴う加工を基準に測定する。

CNCマシニングプロセスは、ワークピースのプロセスカテゴリの全体的な処理に属しているだけでなく、プロセスの一つであり、このプロセスは、互いにプロセスの前後に他のものとする必要があり、その後、最終的に全体的な機械や金型の組立要件に適合することができ、このようにのみ、部品の規格を満たすために処理することができます。

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

CNCプログラミング

CNCプログラミングは、部品図面からCNC加工プログラムの取得までのプロセス全体となり、主なタスクは、加工工具点を計算することであり、工具点はCL点と呼ばれ、工具点は通常、工具軸と工具の交差点の工具表面に対して選択され、多軸加工では、工具軸ベクトルを与える必要があります。

CNC工作機械は、プログラムにコンパイルされたCNCコードの形式の規定に従い、ワークの図面や加工プロセス、使用される工具だけでなく、部品の移動量、速度、動作シーケンス、主軸回転速度、主軸回転方向、ヘッドクランプ、緩め、および冷却などの操作の要件に基づいている必要があり、その後、工作機械の特殊なコンピュータに入力します。その後、CNCシステムは、コンパイル、算術および論理処理のための入力命令に従って、様々な信号や命令の出力は、ワークの様々な異なる形状を処理するように、指定された変位とシーケンシャルアクションに従って様々な部品を制御する。したがって、プログラムの準備は、CNC工作機械の性能に大きな影響を与える。

CNC工作機械のCNC装置に入力されたプログラムのフォームに、命令コードのさまざまな異なる機能に代わって、CNC装置は計算され、処理され、次にパルス信号を送信し、信号によって、CNC工作機械のそれらの可動部の動作を制御し、最終的に部品の切断および処理を完了します。

現在、CNCプログラムには、国際標準化機構が策定したISOと、米国の電子工業会であるEIAの2つの規格がある。

技術の進歩の結果、3D用のCNCプログラミングは、手作業で行われることはほとんどなく、むしろ商業化されたCAD/CAMソフトウェアが使用されている。

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であり、その主な機能には、データの入出力、加工軌跡の計算・編集、加工パラメータの設定、加工シミュレーション、CNCプログラムの後処理、データ管理などが含まれる。

現在、我が国では、強力なCNCプログラミングソフトとして、UG、CAXAなどが存在し、ユーザーに愛用されている。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

1、部品図面の分析、ワークピースのおおよその状態を知る、形状、ワークピースの材料、およびプロセスの要件の側面を含む。

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.プログラム検証（工作機械にプログラムを入力し、プログラミングの正しさを検証するためにグラフィカルなシミュレーションを行う）

6.ワークピースに対する機械加工作業の実施（優れた工程管理は、時間を節約し、機械加工の質を向上させる上で極めて効果的である）。

7、ワークピースの検査を実施するために、修飾されていない場合は、品質分析の助けを借りて、エラーの原因と対応する是正方法を見つけるために、次のプロセスに流れます、これはワークピースと品質エラー分析の受け入れです。

CNC工作機械の歴史

第二次世界大戦の終了後、製造業は、割合のほとんどの生産を実施するために、労働者が工作機械の手動操作の形で、図面を理解するときに、人手の助けを借りて動作することであり、その後処理される部品は、製品を生産するような方法の使用は、高度の状態のコストは、効率が比較的低く、同じの品質を保証することはできません。

1940年代の終わりに、米国でパーソンズ（ジョン）と呼ばれるエンジニアが、ある方法を思いついた。この方法は、厚紙のカードに穴を開け、その穴を通して部品の形状を加工する必要性を示し、このカードを使って工作機械の動作を制御するというもので、当時は単なる思いつきだった。

1948年、パーソンズは彼のアイデアをアメリカ空軍に見せると、アメリカ空軍は大きな関心を示した。というのも、アメリカ空軍は先進的な加工方法を探しており、航空機のプロトタイプ加工の問題を解決しようとしていたからである。プロトタイプの形状の複雑さ、要求精度の高さ、一般的な設備はアメリカへの適応が難しいという観点から、アメリカ空軍は直ちにアメリカ・マサチューセッツ工科大学（MIT）に研究を委託し、スポンサーとなって、この硬質ボール紙制御の工作機械を開発した。この硬質ボール紙制御の工作機械を開発するために、最終的に1952年に、MITとパーソンズは、正常に最初のデモ機を開発するために協力し、1960年に、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、リニア制御のCNCフライス盤は、急速な発展に、製造業の様々な分野でCNC工作機械の段階的な推進の結果、。

半世紀以上の後、CNC加工は、独自の歴史を持っている、NC数値制御システムは、制御のための最初のアナログ信号回路から、徐々に手動プログラミングからプログラミング、インテリジェントで強力なCAD / CAM統合システムに進化し、非常に複雑な統合加工システムに発展した。

中国にとって、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、機器は比較的時代遅れであり、人員の技術レベルと加工と処理効率の悪い品質のために表示するために遅れての概念は高くなく、多くの場合、納期が遅れている。

1、1951年に導入され、NCシステムの第一世代は、その制御ユニットは、アナログ回路だけでなく、様々なバルブで構成され、1952年に最初のCNC工作機械の誕生、それはフライス盤や旋盤からマシニングセンターに発展し、その後、近代的な製造業のための重要な設備となっている。

2.1959年に製造された第2世代のNCシステムは、主に個々のトランジスタとその他の部品で構成されていた。

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。

4.実際、1964年にはすでに第4世代のNCシステムが開発されており、それが私たちになじみの深いコンピュータ数値制御システム、すなわちCNC制御システムである。

5.1975年、NCシステムは強力なマイクロプロセッサーを採用し、NCシステムの第5世代となった。

6.第6世代NCシステムは、現行の統合生産システム（MIS）とDNC、フレキシブル加工システム（FMS）を使用する。

CNC工作機械の動向

1.高速

自動車産業の高速発展、防衛産業の高速発展、航空産業の高速発展、航空宇宙産業の高速発展、アルミニウム合金やその他の新素材の適用に伴い、CNC工作機械加工に対する高速要求はますます高くなっている。

a.主軸の速度は、このように記述することができます、使用される工作機械は、電気スピンドルである、つまり、内部のスピンドルモーターの種類は、スピンドルは毎分何回転の最高速度を達成することができます。

b. 送り速度に関しては、0.01ミクロンの分解能で最大240メートル/分の送り速度があり、複雑な精密加工が可能である。

c.演算速度の面では、マイクロプロセッサの急速な発展が数値制御システムの高速・高精度の方向への発展を保証し、32ビットCPUや64ビットCPUを搭載した数値制御システムが開発され、その周波数は数百メガヘルツやギガヘルツにまで向上している。演算速度の大幅な向上により、分解能が0.1µmや0.01µmの場合でも、送り速度は24～240m/minまで可能である。

d.外国の先進的なマシニングセンタ、工具交換時間は、現在一般的に1秒かそこらで、高い0.5秒に達している。 ドイツの企業は、ツールマガジンの設計スタイルは、軸として主軸に、バスケットスタイルであり、工具円周配置だけでなく、ナイフにそのナイフは、ナイフの工具交換時間、わずか0.9秒。

2.高精度

現在、CNC工作機械の精度の追求は、静的な幾何学的精度、工作機械の運動精度、熱変形だけでなく、振動の監視と補正に限定されず、ますます注目されている。

a.連続供給を達成するために、小さなプログラムセグメントを介して、高速補間技術を使用して、CNCシステムの制御精度を向上させ、CNC制御装置の改良を促し、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方式を使用して位置検出精度、位置サーボシステムを向上させる。

b.バックラッシュ補正技術、ねじピッチ誤差補正技術、工具誤差補正技術を応用し、装置の熱変形誤差、装置の空間誤差を総合的に補正する。

c.マシニングセンターの動作軌跡の精度を向上させるためにグリッドチェックを使用し、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し、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することで、工作機械の性能を長期間安定して維持し、さまざまな運転条件下でさまざまな加工タスクをこなし、部品の加工品質を確保する。

3.機能的複雑性

複合工作機械とは、ブランクから完成品までのさまざまな加工要素を1台の工作機械で実現する、あるいは可能な限り完成させることをいう。その構造上の特徴から、工程複合型と工程複合型に分けられる。マシニングセンタは、旋削、フライス、ドリル、ホブ、研削、レーザー熱処理および他の多くのプロセスを完了することができ、複雑な部品のすべての処理を完了することができます。近代的な機械加工の要件が改善され続けると、主要な企業によって、より多くの多軸CNC工作機械の数が多い。

4.インテリジェント制御

人工知能技術の進化の過程によると、製造業の生産の柔軟性と製造自動化の開発ニーズを満たすために必要な観点から、知能の程度のCNC工作機械は、具体的には、次のレベルに示す、改善し続けている：

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. スマート製造その過程で、4Mでカバーされる測定面、モデリング面、加工面、機械操作面を同じシステムで統合するCNCシステムがある。

5.システムの開放性

a. ソフトウェアとハードウェアのインターフェイスが、新世代の汎用ソフトウェアとハードウェアに採用され、同化され、互換性を持たせることができる、認知された標準プロトコルに基づいていることから、将来の技術に対する開放性。

b. ユーザーの特別なニーズに対してオープンであること、製品のアップデートを実現すること、機能拡張を実現すること、特別なアプリケーションのニーズに応えるために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。

c. CNC標準の構築に関しては、ユーザーフレンドリーで、作業効率に直結する労働力の消費を削減できる標準化されたプログラミング言語がある。

6.ドライブの並列化

パラレル工作機械は、「CNC技術の発明以来、工作機械業界における最も重要な発展」であり、「21世紀の新世代CNC加工機」と評価されている。21世紀の新世代CNC加工機。

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同じ必要性、航空宇宙産業の発展だけでなく、大規模なCNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性、そのような大規模なエネルギーや他の基本的な産業機器として、しかしまた、CNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性。また、超精密加工技術は21世紀の戦略的技術であり、マイクロとナノテクノロジーは21世紀の戦略的技術であるため、マイクロと小型サイズに適応するための新しい製造プロセスおよび装置を開発する必要性、マイクロとナノメートルの加工精度に適応するための新しい製造プロセスおよび装置を開発する必要性。

8.情報交流のネットワーク化

ネットワークリソースの共有を実現するだけでなく、CNC工作機械の遠隔監視、遠隔制御、遠隔診断、遠隔保守を実現する。

9.プロセスのグリーン化

近年では、クーラントまたは少ないクーラントを使用しない人は、工作機械のドライ切削やセミドライ切削と省エネ環境保護の特性に到達するために、表示され続け、グリーン製造業の動向は、省エネ環境保護工作機械の様々な種類の開発を加速するために促す。

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、オーディオとビデオと通信技術の融合が一緒に、コンピュータが包括的に音、テキスト、画像、ビデオ情報を扱う能力を持っているように、それは包括的かつインテリジェントな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することができますが、また、生産現場設備の故障診断だけでなく、生産プロセスのパラメータ監視などに使用することができますので、アプリケーションの重要な価値がある。