NC装置とは
NC装置とは、数値制御が備わっている工作機械のことです。
NCとは 「Numerical Control」 の頭文字を取った略称で、工作物に対して工具を動かす経路や工作機械の動きを数値情報でコントロールしながら加工を行う装置を指します。この技術は1950年代にアメリカで開発され、その後日本に導入されました。
従来の作業員の勘や経験による手動操作を自動化するだけではなく、短時間で高精度な加工を実現します。
NC装置の使用用途
NC装置は、切削加工を必要とするほぼすべての精密部品製造に使われています。具体的には、シャッターや遮光板を始めとするエレクトロニクス関連の部品、アクセサリーパーツやキッチンツール等のインテリア関連の製品加工などです。
その他、カテーテル用パイプを始めとする医療機器関連や半導体関連の部品加工にも使用されます。
NC装置の原理
NC装置は、工具を動かす経路や作業順を「NCプログラム」と呼ばれる制御プログラムにより動きを指定します。つまり、多数の工具の使う順番や加工毎の必要な切削作業をこのプログラムによりコントロールしているということです。
NC装置の動作は、NCプログラムにより工具の経路、主軸の回転数、加工条件等を設定後、機械全体の動きを制御するサーボ機構にその命令が送られます。その後、サーボ機構が必要な工具を選びワーク固定のテーブルを動かしながら所定の形状を削りだしていきます。
NC装置のその他情報
1. NCプログラム
NCプログラムは、機械を動かす作業員が入力する場合とパソコンのアプリケーション (CAM) で作成したものを使用する場合があります。具体的には、ドリルなどの工具刃先の動きを座標軸上で設定し、その情報を元にサーボ・モーターと呼ばれる装置が工具を動かして指定の形状に仕上げる手法です。
この方法は別名CNC (Computerized NC) とも呼ばれる手法で、現在主流となっています。以前NCはトランジスタや演算回路のハードウェアのみを使用して工作機械を制御する手法のことを指していました。しかし、近年では制御機構にコンピュータを使用する制御装置も含めてNC装置と呼ばれています。NC装置では座標系、使用するエンドミルの種類、加工段階と加工条件を事前に決定します。
2. 座標系
NCで使用する座標系はX軸、Y軸、Z軸の3軸直交座標系です。NC座標は機械座標とワーク座標、相対座標の3つがあります。機械座標は設備が持つ固有の座標です。右奥を機械原点としたり、テーブル中心を機械原点とします。Z軸は主軸が一番上に上がった点が機械原点です。
ワーク座標は設定したワーク座標系を原点とする方式です。加工原点と呼ばれます。ワーク座標使用時は加工前に予めワーク座標系に機械座標系を入力する必要があります。設定したワーク座標系に入力されている機械座標がワーク座標の原点です。相対座標はオペレータが任意に変更できる座標で、確認時に使用します。
3. 使用するエンドミル
エンドミルとは工具外周と先端に切れ刃を持ったフライス工具です。エンドミルを使用することで溝加工や側面加工等様々な加工が可能です。NC加工計画時にはエンドミルの種類と大きさ、突き出し量の計画を行います。
4. 加工段階と加工条件
加工段階は粗加工なのか、仕上げ加工なのかNC工作で加工をどのように進めるかの計画が必要です。加工条件では回転速度と送り速度を決定します。回転速度はエンドミルの回転速度で、主軸が1分間に回転する回数です。
送り速度はエンドミルが1分間に動く速度です。これらの値を切削速度やエンドミル直径、ワークの材質や切削方法を基にしながら計算します。計算はこれまでの経験値や実績を使用して行います。
参考文献
https://jp.meviy.misumi-ec.com/info/ja/archives/19256/
https://www.agency-assist.co.jp/column/646/
https://www.keyence.co.jp/ss/products/measure-sys/machining/cutting/nc-lathe.jsp
https://www.kousakukikai.tech/cnc-machine-tools/
https://www.fuji-mold.co.jp/media/kakougijyutu/a5
https://hilltop21.co.jp/mfg/