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、速度と変位を検出し、この情報をフィードバックして閉ループ制御システムを形成する機能を持つ。の中には、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ため、オープンループ・システムと呼ばれる。

5、工作機械本体

工作機械本体とは、CNC工作機械の実体として、実際の切削加工に使用される機械的側面の部分であり、スピンドルなどに加えて、ベース、テーブルを含むベッド、ベッドサドルを含む。

CNC加工プロセスの特徴

CNC数値制御加工実行するために切削加工の法則に基づいており、通常の工作機械の加工技術は、基本的に類似している、それは自動処理モードで機械的処理にコンピュータ制御技術の使用であるため、高い処理効率、高精度など、その加工技術の特徴は、ユニークな場所がある、プロセスは比較的複雑であり、より詳細かつ徹底的なステップバイステップの配置。

工具の選択、切削パラメータの決定、ツールパスの設計はすべて、CNCプログラミングの基礎であり核心であるCNC加工プロセスに含まれ、合理的なプロセスがあって初めて、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プログラムの品質を測る基準は、最小の加工時間、最小の工具摩耗、そして可能な限り最高の結果である。

CNCマシニングプロセスは、全体的なプロセスの一部としてワークに属しているだけでなく、プロセスの1つであり、それは最終的に全体的なマシンまたは金型アセンブリの要件を満たすように、互いの前と後の他のプロセスと連携する必要があり、その後、修飾された部分を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、中仕上げ加工、仕上げ加工に分けられる。

CNCプログラミング

CNCプログラミングは、部品図面の最初から、CNC加工プログラムの最終的な取得までの完全なプロセスであり、その主なタスクは、CL点と呼ばれる工具点の加工プロセスを計算することである、工具点は、通常、多軸加工では、工具軸と工具表面の交差点に選択されますが、また、工具軸ベクトルを与える必要があります。

工作機械に要求されるデジタル制御は、工作物の図面や加工工程の具体的なプロセス、使用される工具の移動量や様々な部品、速度、順序に関連する一連の動作、主軸速度、主軸回転方向、ヘッドクランプ動作、ヘッドリリース動作、冷却などに与えられた要件に基づいて、プログラムシートとして記述された数値制御コードの所定の形式によって、工作機械専用のコンピュータに配置されます。コンピュータ。その後、この命令の入力に従ってCNCシステムが実際にコンパイルされ、コンピューティングに関与し、論理処理、異なる信号の様々な種類の出力と対応する命令を実行し、指定された変位に従って様々な部品を操作し、アクションの順序を持っているように、ワークの様々な異なる形状を処理し、製造する。したがって、プログラムのコンパイルは、CNC工作機械の性能の成功に大きな影響を与える。

CNC工作機械は、プログラムの形で、命令コードのさまざまな異なる機能を表現する必要があり、入力CNC装置は、CNC装置は、計算され、処理され、その後、CNC工作機械の様々な可動部の動作を制御するパルス信号を送信するように、切断プロセスの部品を完了する。

現在、CNCの手順には2つの規格があり、ひとつは国際標準化機構が制定したISO、もうひとつはアメリカ電子工業会が制定したEIAで、わが国に関してはISOコードを採用している。

技術の進歩により、3D CNCプログラミングは通常、手作業で行われることはほとんどなく、市販のCAD/CAMソフトウェアを使って行われる。

CAD/CAMを中核とするプログラミング支援用コンピュータシステムは、データの入出力、加工パラメータの設定を含む加工軌跡の計算・編集、加工シミュレーション機能など様々な機能を持つが、CNCプログラムの後処理やデータ管理も行う。

現在、わが国では、UG、CAXAなどの強力なCNCプログラミング機能を持つソフトウェアがユーザーに普及している。CNCプログラミングの原理、グラフィック処理、加工方法については、各ソフトウェアは、ほぼ同じですが、それぞれ独自の特徴を持っています。

CNC加工部品のステップ

1、部品の図面を分析し、形状などのワークの一般的な状況を知って、ワークの材料の材料を理解し、最終的にそのような場合のプロセスの要件を把握する。

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、良いプロセス制御は、時間を節約するために非常に良いことができ、ワークの処理の品質を向上させるために非常に良いことができます。

7、ワークピースの受け入れ、ワークピースの検査のために、修飾されている場合は、次のプロセスに流れますが、修飾されていない場合は、品質分析の助けを借りて、エラーと対応する是正措置の原因を探るためだけでなく、品質のエラー解析のため。

CNC工作機械の歴史

第二次世界大戦の終結後、製造業の生産のほとんどは、手動操作に依存することであり、図面の理解の労働者は、工作機械の手動操作を介して、その後、製品を生産するためにこの方法を使用して、部品を処理し、高コスト、低効率、および品質のこの方法は保証することはできません。

1940年代の終わり頃、パーソンズ（ジョン）というエンジニアがアメリカにいた。彼は、厚紙のカードに穴を開けて加工する部品の形状を表現し、そのカードを使って機械の動きを制御する方法を考え出した。

1948年、パーソンズは米空軍に彼のアイデアを見せ、米空軍は目を通し、大きな関心を示した。米空軍は先進的な加工方法を探していたため、航空機のプロトタイプ加工の問題を解決することを期待し、プロトタイプの複雑な形状、高精度の要件、一般的な機器が適応することが困難であることを考えると、米空軍は直ちにマサチューセッツ工科大学（MIT）に委託し、スポンサーになって、この工作機械を研究開発し、最終的に1952年、MITとパーソンズは共同で最初のデモ機の開発に成功した。(マサチューセッツ工科大学（MIT）は、研究を実施するために、硬いボール紙によって制御されるこの工作機械の開発は、最終的に1952年に、MITとパーソンズの協力は、正常に最初のデモ機を開発し、1960年代に、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、CNCフライス盤のリニア制御は、製造業の様々な分野でCNC工作機械の段階的な推進をもたらし、急速な発展を得ている。

NC数値制御システムは、想像を絶する複雑な構造と複雑性を持つ統合加工システムへと進化し、プログラミング方式は、関連する方式の手動適用に頼っていた段階から、インテリジェントな機能を持つ強力なCAD/CAM統合システムへと進化した。プログラミング方式は、マニュアル方式からインテリジェント機能を備えた強力なCAD/CAM統合システムへと進化した。

中国にとって、CNC技術の発展は比較的遅く、国内工場のほとんどは、設備はより後進的であり、人員の技術レベルは低く、概念に遅れ、加工品質と加工効率の悪さを示し、しばしば納期を遅らせている。

1、NCシステムの第一世代は、1951年に導入され、その制御装置は、主に様々なバルブとアナログ回路で構成され、1952年に、最初のCNC工作機械が誕生し、それはマシニングセンターにフライス盤や旋盤から発展しており、近代的な製造業のための重要な設備となっています。

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る。

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、実際には、1964年に、NCシステムの第四世代が開発され、このシステムはまた、コンピュータ数値制御システム、つまり、CNC制御システムと非常に精通している。

5.1975年、強力なマイクロプロセッサーがNCシステムに導入され、これがNCシステムの第5世代となった。

6.第6世代のNCシステムは、統合生産システム（MIS）の運用に加え、DNC、フレキシブル加工システム（FMS）を加えたものである。

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、アルミ合金などの新素材のCNC工作機械加工への応用に伴い、高速要求はますます高くなっている。

a. 工作機械は，電動主軸，すなわち，主軸モータを内蔵した主軸を使用し，その主軸の最高回転速度は，関連する状況の主軸回転速度である/分に対して，1分/分までである。

b.送り速度は、分解能0.01µmの設定で、最大240m/minの送り速度が可能で、複雑な形状の精密加工が可能です！

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・高精度化を保証し、その結果、32ビットや64ビットの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、数千メガヘルツに向上している。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、最大24～240m/minの送り速度を得ることができる。

d.工具交換の速度は、現在先進的な外国の加工センター、必要な工具交換時間は、一般的に言えば、約1秒の範囲内にされている、より高いレベルは0.5秒に達している。ドイツ企業は、バスケットスタイルとして設計されたツールマガジンに、軸としてスピンドル、配置の円周方向の工具は、工具交換から別の工具の時間にわずか0.9秒です。

2.高精度

現在、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、機械の動きの精度がより注目され、熱変形もますます注目され、振動の監視と補正もますます注目されている。

a.CNCシステムの制御精度を向上させるため、高速補間技術を採用し、微小なプログラムセグメントによる連続送りを実現し、CNC制御装置の精緻化に寄与している。また、位置検出精度を向上させるため、高分解能位置検出装置を採用し、位置サーボシステムはフィードフォワード制御と非線形制御方式を採用している。

b. バックラッシュ補正、ねじピッチ誤差補正、工具誤差補正など、特定の技術を使用することで、装置で発生する熱誤差や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すること、工作機械の加工精度を予測するためにシミュレーションを使用すること、工作機械の位置決め精度と位置決め精度の再現性を確保すること、工作機械の性能の長期的な安定性を実現すること、異なる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すること、それによって部品の加工品質を確保すること。

3.機能的複雑性

工作機械の意味は、ブランクから完成品までの様々な加工要素を一つ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であり、複合工作機械である。その構造上の特徴から、複合加工機と工程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の加工が可能で、複雑な部品の加工をすべて行うことができる。現代の機械加工の要求が向上し続け、多くの多軸CNC工作機械はますます大手企業に歓迎されている。

4.インテリジェント制御

人工知能技術の絶え間ない発展を考慮すると、製造業の生産柔軟性と製造自動化のニーズの発展に対応して、CNC工作機械の知能の程度は、特に以下の側面で改善され続けている：

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. 製造工程では、測定、モデリング、機械加工、機械操作が1つのシステム、すなわち測定、モデリング、機械加工、機械操作（4M）に統合される。

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ースは、広く認知された標準プロトコルをベースにしているため、新世代の一般的なソフトウェアやハードウェアを採用し、同化して互換性を持たせることができる。

b. 特別なユーザーの要求、製品のアップデート、機能拡張、特殊なアプリケーションのニーズを満たすためのハードウェアとソフトウェア製品の様々な組み合わせに対するオープン性。

c.CNC標準の確立と標準化されたプログラミング言語の存在は、ユーザーフレンドリーであり、業務効率に直結する労働消費も削減する。

6.ドライブの並列化

多品種連動CNC加工、組立・測定機能を実現し、複雑な特殊部品加工のニーズにも対応できるパラレル工作機械は、「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」「21世紀の新世代CNC加工機」と評価されている。また、「21世紀の新世代CNC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、エネルギーおよびその他の基本的な産業設備の大規模な、CNC工作機械サポートの大規模かつ良好な性能の必要性。超精密加工技術は、21世紀の戦略的な技術であり、マイクロ-ナノテクノロジーは、21世紀の戦略的な技術であり、マイクロ-スモールサイズとマイクロメートルナノメートルの加工精度に適応することができます新しい製造プロセスおよび機器を開発する必要性、マイクロメートルナノメートルの加工精度に適応することができます新しい製造プロセスおよび機器を開発する必要性。

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、遠隔保守も可能です。

9.プロセスのグリーン化

過去2年間で、クーラントの種類、または少ないクーラント、したがって、ドライカット、セミドライ切削を実現し、省エネ、環境保護工作機械の特性を持っている、開発のペースを加速するために省エネ、環境保護工作機械の様々な種類の結果、グリーン製造業の傾向を提示し続ける。

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、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だけでなく、生産現場設備の故障診断、生産工程パラメータの監視は、アプリケーションの重要な値があります。