旋削加工

CNC旋盤加工とは何ですか?

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CNC 旋削は、コンピュータ数値制御旋削とも呼ばれ、ワークピースから材料を除去して円筒部品を作成するために使用される最新の機械加工プロセスです。これには、コンピュータ制御の機械、通常は旋盤を使用して、プログラムされた指示に従ってワークピースを正確に成形します。切削工具はコンピュータ制御システムによって制御され、高レベルの精度と効率を実現します。 CNC 旋削は、厳しい公差と再現性でカスタム部品を製造できるため、製造業で広く利用されており、さまざまな材料や生産量に適しています。

CNC 旋削加工はどのように機能しますか?

1. ワークの形状とサイズを確認する

旋削加工を開始する前に、提供された CAD 図面に従ってワークピースの形状と寸法を確認することが重要です。これには、ワークピースの直径、長さ、表面仕上げ要件、加工公差、その他の関連パラメータなどの詳細を確認することが含まれます。

2. 適切な旋削工具を選択する

CNC 旋削プロセス中、メーカーは刃先、角度、硬度などの要素を考慮して、ワークピースの材質と形状に適した工具を慎重に選択する必要があります。同時に、回転速度、送り速度、切削深さ、その他の関連設定を含むプロセスパラメータを確立する必要があります。

3. 旋盤の移動軸を調整する

旋削加工を開始する前に、縦送りシャフト、横送りシャフト、主シャフトなど、旋盤のさまざまな動作軸を校正することが重要です。この調整は、旋削工具がワークピースを意図した位置と方向に正確に切削できるようにするために非常に重要です。

4. 切削加工のパラメータ設定

ワークの材質と特定の加工ニーズに基づいて、旋盤速度、送り速度、切り込み深さ、その他のパラメータを事前に定義し、望ましい加工結果を実現します。この積極的なアプローチにより、機械加工プロセスが意図した要件に確実に適合し、期待される品質と精度が得られます。

5. 旋削加工

旋削加工では、切削や研削作業を行うために、工作物の軸軸と横軸に沿って旋削工具を操作することが不可欠です。正確かつ効果的な切削を実現するには、旋削工具とワーク表面との間の接触ギャップを最小限に維持することが重要です。

6. 検査

旋削プロセスの完了時に、Keming Machine Shop はワークピースの徹底的な検査を実施し、寸法、形状、表面仕上げなどの指定されたパラメータに準拠していることを確認します。この検査は、機械加工プロセス中に発生した可能性のある欠陥、変形、その他の問題を特定することも目的としています。

例としてシャフト部品の CNC 旋削を考えてみましょう。部品の構造特性、サイズ仕様、潜在的な機械加工の課題を分析することが重要です。厳しい表面粗さの要件を考慮して、高速切削を容易にする高速度鋼工具を選択します。実際には、ワークピースを CNC 旋盤に固定し、適切な切削速度、送り速度、切削深さを設定することから始めます。続いて、CNC システムが起動され、所定の経路に沿って旋削工具が動作します。加工プロセス全体を通じて、切削品質と効率のバランスを維持するために切削パラメータが継続的に調整されます。最後に、加工結果の包括的な分析により、部品の寸法精度と表面粗さが設計仕様と一致しているかどうかを確認できます。

CNC 旋削加工の種類

直線旋削

直線旋削は、切削工具を使用してワークピースの直径を均一に縮小する加工プロセスです。この技術は、材料の所定の厚さを達成するために特別に設計されています。材料の一部を速やかに除去することで、製品径の変化を効果的に防止します。このプロセスは荒加工と呼ばれることもあり、寸法精度を達成するために後続の機械加工が必要になります。

ローレット加工

この操作では、機械加工を通じてワークピースの表面に不規則なパターン、斜めのパターン、または交差したパターンを作成します。結果として得られるパターンは通常、摩擦を増加させることでグリップ力を高めます。ねじ穴用のボルトやナットの製造に特に適しています。この操作には特別に設計されたローレット加工ツールの使用が必要になる場合があることを強調することが重要です。

セグメンテーション

セグメンテーションは、一点切削工具を使用して材料に深い溝を作成し、内部セクションを効果的に除去する加工技術です。名前が示すように、このプロセスでは、別個の部品が作成されるか、元の素材からセクションが切り取られます。

テーパー旋削加工

テーパー旋削加工は、材料の直径を一方の端からもう一方の端に向かって徐々に小さくするプロセスです。これは、材料と切削工具の間の角運動によって実現され、ワー​​クピースの直径が徐々に変化して減少します。他の旋削加工と同様に、テーパ旋削の最終結果は円筒形の製品になります。

ねじ切り

CNC 旋削プロセスとしてのねじ切りでは、切削工具が材料の側面に沿って移動し、ワークピースの外面にねじ山を作成します。これらのねじ山は、特定の長さと間隔を持つ螺旋状の溝で構成されています。

溝入れ加工

この旋削作業では、工作物に狭い切り込み、つまり溝を作成します。鋭利なツールヘッドを使用して、切削工具と同じ幅の溝を切り出します。多様な切削工具を使用することで、より広い溝の加工も可能です。

一般的な CNC 旋削材料

金属：

スチール、アルミニウム、銅、チタン、ニッケルなどの金属材料は、強度、硬度、導電性に優れているため、CNC 旋削プロセスでよく使用されます。これらの材料は、航空宇宙、自動車製造、機械製造、その他の産業で広範囲に応用されています。金属材料を加工する場合、材料の硬度と強度に基づいて適切な切削工具と加工パラメータを選択することが重要です。

プラスチック：

プラスチックも CNC 旋削用の一般的な材料であり、日用品、電子製品、通信機器などに広く使用されています。プラスチック材料は通常、優れた耐摩耗性、耐食性、低密度を示します。プラスチックの種類が異なれば、強度と剛性も異なります。 CNC 旋盤を使用してプラスチック材料を加工する場合は、切削速度、送り速度、クーラントの使用に細心の注意を払う必要があります。

複合材料：

CNC 旋削に使用されるカーボンファイバーやグラスファイバーなどの複合材料は、軽量、高強度、剛性に優れていることで知られています。これらは航空宇宙、造船、スポーツ用品、その他の分野で広く採用されています。複合材料の機械加工では、材料の亀裂や損傷を防ぐために、加工ツールの選択と加工パラメータの制御において特別な考慮が必要です。

CNC旋削のメリット

精度：

CNC 旋削には高精度という大きな利点があります。手動制御に依存し人的要因の影響を受けやすい従来の機械旋削とは異なり、CNC 旋削ではコンピュータ制御の工具の動きを利用して正確な加工を実現し、部品サイズの精度を確保します。

効率：

CNC 旋削のもう 1 つの重要な利点は、効率が高いことです。従来の機械旋削では、工具の位置と速度を手動で調整する必要があり、加工効率が低下します。一方、CNC 旋削では、あらかじめ作成された加工プログラムを活用して自動運転が可能となり、加工効率が大幅に向上します。さらに、CNC 旋削では複数のプロセスを同時に実行できるため、全体の効率がさらに向上します。

オートメーション：

CNC 旋削加工は高度な自動化が特徴です。 CNC 旋盤は、コンピューター制御システムを通じて、自動工具交換、測定、補正、その他の機能を実現できます。これにより、オペレータの労働力が軽減されるだけでなく、加工の安定性と信頼性も向上します。

柔軟性と多様性:

CNC 旋削加工は柔軟性と多様性も提供します。加工プログラムを変更することで、さまざまな製品要件に合わせてさまざまなワークを加工できます。また、CNC旋盤では曲面や曲面などの複雑な形状の加工にも対応し、さまざまな部品のニーズに応えます。

CNC旋削の限界

機械加工プロセスとして CNC 旋削を評価する場合、決定を下す前にその制限を考慮することが重要です。 CNC 旋削は主に、回転軸に沿って対称な部品を加工するのに適しています。ただし、非対称形状の部品の場合は、別の加工方法を使用する必要があります。さらに、CNC 旋削加工は、不均一な断面を持つ部品には適しておらず、そのような場合には、CNC フライス加工などの他の加工技術の方が適しています。

CNC旋盤の種類

CNC 旋削では主に旋盤が使用されますが、これらの機械には多くの種類があり、それぞれが特定の旋削作業に適しています。機械加工プロジェクトで一般的に使用される CNC 旋盤には、主に 4 つのタイプがあります。

横型CNC旋盤

これらの旋盤は、一般的な旋盤の標準機能をすべて備えており、さまざまな産業用途で使用されています。特に旋削加工やボーリング加工に適しています。

立形CNC旋盤

横型旋盤と同様に、主な違いはワークピースの保持方法です。この場合、素材を下から垂直に置き、回転させてカットします。したがって、これらの機械は限られたスペースでの作業に最適です。

横型ターニングセンタ

水平ターニングセンターは、穴あけとフライス加工の両方の機能を備えた密閉型の装置です。名前が示すように、ターニング センターは工具を水平方向に取り付け、重力を利用して材料の除去を支援しながら、工具を徐々に回転させてワークピースに切り込みます。

立形ターニングセンタ

立型ターニングセンタは、横型ターニングセンタとCNCフライス盤の特性を組み合わせたものです。この設計により、回転チャックが地面に近くなり、大きなワークピースの取り扱いが容易になります。

CNC旋削部品の例

シャフトパーツ：

シャフトは、動力伝達と耐荷重のために機械システムでよく使用される細長い棒状のコンポーネントです。シャフトを旋削する場合、精度と高い表面品質を達成することが非常に重要であり、多くの場合、旋盤での精密旋削と外径旋削が必要となります。シャフト部品は工作機械、自転車、自動車、船舶、航空宇宙など様々な業界で幅広く使用されています。

円筒部品:

円筒部品は CNC 旋削加工における一般的なカテゴリであり、プロペラ、油圧シリンダ、ベアリング、フランジ、カム、クランクなどのコンポーネントが含まれます。円筒部品の加工には、精度と表面品質を確保するための旋盤工具の選択と調整に関する専門知識が必要です。

ディスクとスリーブのパーツ:

CNC 旋削によって製造されるもう 1 つの一般的なタイプには、ギア、コネクティング ロッド、滑り軸受、ポンプ本体などのディスクおよびスリーブ部品が含まれます。これらの部品を加工する場合は、工具の選択と加工順序の詳細に注意を払う必要があります。

他の部分:

上記のタイプに加えて、CNC 旋削は、ナット、ボルト、ピン、フランジなどのさまざまなトランスミッション部品、構造コンポーネント、コネクタの機械加工にも使用されます。これらの部品の加工要件はさまざまであり、特定の図面に基づいて適切な加工方法とツールを選択する必要があります。

要約すると、CNC 旋削は、さまざまな部品を製造できる広く使用されている加工方法です。これらの部品は、機械製造、自動車、航空宇宙、エンジニアリング機械、造船などの産業で広く使用されています。

代替製造方法

CNCフライス加工:

CNC 旋削と同様に、CNC フライス加工は、回転ツールが静止したワークピースから材料を除去するサブトラクティブ製造プロセスです。ただし、CNC フライス加工は汎用性が高く、複雑な形状を作成できます。このプロセスは、複雑なデザインのプロトタイプ、金型、部品の製造に最適です。 CNC 旋削加工とは異なり、CNC フライス加工は幅広い形状や設計に対応できるため、複雑な形状や多軸加工要件に最適な代替製造方法となります。

インベストメント鋳造:

インベストメント鋳造は、金属部品の製造に使用される多段階の製造方法です。希望する部分のワックスパターンを作成し、セラミックシェルでコーティングし、ワックスを溶かして中空のシェルを残します。次に、溶融金属がシェルに充填され、冷却されて固体の金属部品が形成されます。 CNC 旋削加工 (除去加工プロセス) とは異なり、インベストメント鋳造は積層造形の一形態です。 CNC 旋削では達成が難しい、微細な表面仕上げや複雑な形状を備えた小型精密部品の製造に特に有益です。

鍛造：

鍛造は、所望の形状を達成するために材料を除去する CNC 旋削加工とは異なり、局所的な圧縮力を加えて金属を成形する製造プロセスです。鍛造で圧力と熱を加えると、金属の粒子構造が整列し、機械的特性が向上するため、強くて耐久性のある部品が作成されます。この方法は、自動車部品、航空宇宙部品、産業用ツールなどの部品の大量生産に最適です。 CNC 旋削とは異なり、鍛造プロセス中に材料が除去されないため、強度特性が向上します。