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金属加工で精密で高品質なパーツをお探しなら、CNC旋盤加工という言葉を聞いたことがあるかもしれません。これは、機械を使って材料から部品を成形する効果的な製造方法です。しかし、CNC旋盤加工をしたことがない方は、その仕組みや有用性について疑問をお持ちかもしれません。

CNC旋盤加工は、厳しい公差と滑らかな仕上げを持つ部品を作ることができるため、製造業において非常に重要です。高精度の加工を目指す場合、CNC旋盤加工は必要な精度と再現性を提供します。以下のセクションでは、CNC旋盤加工がどのように機能し、その利点を探求してみましょう。

CNC旋削とは

CNC旋盤加工とは?

CNC旋盤加工は、コンピューター制御の機械を使って材料を成形する機械加工プロセスである。ワークピースは回転するスピンドルに固定される。回転しながら切削工具が材料に沿って移動し、層を除去して希望の形状を形成する。CNCシステムが工具の動きと切削速度を制御する。

CNC旋盤は、CNC旋盤加工で使用される主要な機械である。CNC旋盤は、切削工具がワークを成形する間、ワークを保持し回転させる。CNC旋盤は、以下のような様々な作業を行うことができる。 対面, つまらない, 掘削そして スレッディング.これにより、複雑な形状を作成することができる。

CNC旋盤加工は、円筒形や円形の部品を作るのに使われることが多い。これにはシャフト、プーリー、ブッシュ、ベアリングなどが含まれます。精密な直径、滑らかな表面、厳しい公差を持つ部品を作るのに理想的です。

CNC旋盤の仕組み

CNC旋盤加工は、いくつかの重要なステップからなる精密なプロセスです。その仕組みは以下の通りです:

1.素材の選択

最初のステップは、適切な材料を選択することです。スチール、アルミニウム、真鍮などの金属やプラスチックは、CNC旋盤加工の一般的な材料です。

2.CNC旋盤の準備

次に、材料をCNC旋盤にしっかりと取り付ける。旋盤はワークを所定の位置に保持し、制御された速度で回転させます。

3.CNCマシンのプログラミング

旋盤加工を開始する前に、詳細なプログラムが作成される。このプログラムは、切削工具の動きと速度を設定する。このプログラムはCNCマシンに入力され、CNCマシンはプログラムに従って正確な切削を行う。

4.加工プロセス開始

機械がプログラムされると、切削工具が回転するワークピースから材料を除去し始める。工具は複数の方向(X軸、Y軸、Z軸)に動くことができ、材料を希望する形に成形する。

5.微調整と品質管理

工具が動作している間、オペレーターや機械は、部品が要求された仕様を満たすように調整することができる。

6.部品の取り外しと仕上げ

部品の成形が終わると、旋盤から取り出されます。部品の用途やデザインによっては、次のような仕上げ工程が追加される。 研磨 または コーティングを適用することができる。

最適化されたCNC旋盤加工

主なCNC旋盤加工パラメータ

CNC旋盤加工を成功させるためには、いくつかの重要なパラメータを注意深く制御する必要があります。これらの要素は、加工プロセスの効率、品質、精度に影響します。以下に、CNC旋盤加工の主要なパラメータを示します:

切断速度

切削速度とは、切削工具が材料の表面に沿って移動する速さを指す。単位はメートル毎分(m/min)。理想的な速度は、素材や使用する工具によって異なります。

送り速度

送り速度とは、旋削中に切削工具が材料に食い込む速度のこと。通常、ミリメートル/回転(mm/rev)で測定される。送り速度を上げると生産は速くなるが、表面仕上げの品質が低下することがある。

切削深さ

切り込み深さは、切削工具が1回のパスで除去する材料の量である。単位はミリメートル(mm)。切り込みが深ければ深いほど多くの材料を取り除くことができますが、工具に余分な負担がかかり、仕上がりに影響します。

工具の材質と形状

一般的な工具材料には、超硬合金、高速度鋼(HSS)、セラミックなどがある。切れ刃の角度やすくい角といった工具の形状は、切削効率や部品の仕上げ面に影響する。

主軸速度

主軸回転数とは、CNC旋盤上でワークが回転する速度のこと。毎分回転数(RPM)で測定されます。適切な主軸回転速度は、良好な切削条件を確保し、速度と精度のバランスをとり、過度の熱を避けます。

CNC旋盤の種類

CNC旋盤にはさまざまなタイプがあり、それぞれが特定の作業用に設計されている。機械の選択は、部品のサイズ、複雑さ、生産ニーズなどの要因によって異なります。ここでは、CNC旋盤の主な種類を紹介します:

横型CNC旋盤

横型CNC旋盤は最も一般的なタイプである。スピンドルは水平に取り付けられ、ワークピースは水平軸に沿って回転する。これらの機械は通常、より大きく重い部品に使用され、幅広い材料を扱うことができる。

立型CNC旋盤

立型CNC旋盤は主軸が垂直で、工作物は機械に垂直に取り付けられる。この設計により、特定の部品、特に重い切削を必要とする大きな部品へのアクセスが向上します。

横型ターニングセンタ

横型ターニング・センターは、CNC旋盤の機能に、自動工具交換装置や多軸加工などの追加機能を加えたものである。これらの機械は、複数の工程を必要とする、より複雑な部品に使用される。旋盤加工、フライス加工、ドリル加工、タッピング加工を1回のセットアップで行うことができる。

縦型ターニングセンタ

縦型ターニング・センターは、横型ターニング・センターに似ているが、主軸が縦型である。これらの機械は、精密な旋盤加工を必要とする大型、重量、または複雑な部品の製造に最適です。

CNC旋盤の種類

CNC旋盤で使用される材料

CNC旋盤加工は、多種多様な材料に対応できる汎用性の高いプロセスです。材料の選択は、完成部品の性能、耐久性、費用対効果を決定する上で重要な役割を果たします。材料には次のようなものがある:

  • 金属
  • プラスチック
  • 木材
  • ガラス
  • 複合材料

CNC旋盤の主要コンポーネント

CNC旋盤には、精密な旋盤加工を行うために連携するいくつかの重要なコンポーネントがあります。ここでは、CNC旋盤の重要な要素の概要を説明します:

CNC制御盤

CNCコントロールパネルは、オペレーターと機械とのインターフェースです。オペレータが加工プロセスをプログラムし、監視し、制御することができます。

スピンドル

スピンドルはCNC旋盤の回転部分であり、工作物を保持し回転させる。モーターが動力源となり、制御された速度で材料を回転させる。

ヘッドストック

主軸台は機械の前部にあり、主軸を保持し、回転する工作物を支える。主軸の動きを制御するモーターや駆動部品も含まれる。

テールストック

心押台は心押台の反対側に位置し、特に長いパーツの加工時にワークを支えます。通常、心押しまたはライブツーリングを保持し、回転する材料の安定性とアライメントを維持します。

ベッド

ベッドはCNC旋盤のベースです。ベッドは他のすべての部品を支え、機械の安定性を保ちます。

チャック

チャックはスチール製のクランプ装置で、ワークをスピンドル上の所定の位置に固定する。その爪は、加工中に材料をしっかりとつかみます。

馬車

キャリッジは、特定のパターンで材料を除去するために、材料に沿って切削工具を移動させます。ツールホルダーを保持し、X軸とZ軸に沿ってツールの正確な位置決めを可能にします。

切削工具

切削工具は、ワークピースから材料を除去するために使用される。工具の形状やサイズは、作業内容によって異なる。CNC旋盤加工で使用される一般的な切削工具には、旋削工具、ドリル、ボーリングバー、ねじ切り工具などがある。

工具タレット

ツールタレットは複数の切削工具を保持し、加工中の自動工具交換を可能にします。この機能により、ダウンタイムを削減し、効率を向上させます。

フットペダル

フットペダルは、機械の始動や停止、チャックの作動、送り速度の調整など、CNC旋盤の特定の側面を制御します。

CNC旋削におけるCAD/CAMの統合

CNC旋盤加工を理解する

CNC旋盤加工は、高精度で部品を成形し、仕上げるための様々な操作を提供します。以下は、最も一般的なCNC旋盤加工です:

ストレートターン

直線旋盤加工は、CNC旋盤加工で最も単純な加工である。この工程では、切削工具がワークピースの軸と平行に移動し、材料を除去して円筒形状を作成する。この加工は、ワークピースの直径を縮小し、シャフト、ロッド、チューブなどの部品を均一な直径にするためによく使用されます。

ナーリング

ローレット加工とは、被加工物の表面にテクスチャー模様をつける加工です。これは通常、ハンドルやノブなどのグリップを良くするために行われる。ナーリング工具は、十字線またはダイヤモンドのパターンを形成するために材料に押し付けます。

スレッド

ねじ切りとは、被加工物の表面にらせん状の溝(ねじ山)を作ることである。この作業は、ボルト、ネジ、ナットなどの部品を作るのに使われる。切削工具は表面に沿ってらせん状に動くため、ねじ山は正確で一貫したものとなる。

別れ

パーティングは、ワークを2つ以上のパーツに分けるために使用される。パーティングツールは、ワークピースを分割するために、ワークピースの端を切削する。この作業は、旋盤加工の終盤、機械から部品を取り外すときによく行われる。

溝入れ

溝加工とは、被加工物の表面に沿って細い溝や溝を切る加工である。切削工具は、特定の幅と深さの溝を作成するために移動します。この加工は、Oリングの溝や余分な機能を必要とする部品の溝のような特徴に使用されます。

テーパー加工

テーパー加工は、ワークピースの長さに沿って徐々に直径を小さくすることで、円錐状の形状を作ります。切削工具の角度を調節して材料を除去し、滑らかなテーパー面を形成する。この加工は、両端がテーパー状になったシャフトのような部品や、円錐形のブッシュの作成によく使われる。

CNC旋盤加工を選択する際の主な考慮事項

CNC旋盤加工がお客様のプロジェクトに適しているかどうかを判断する際には、いくつかの重要な要素を考慮する必要があります。ここでは、最も重要な考慮事項を示します:

素材の選択

CNC旋盤加工で選択する材料は、加工プロセスと最終部品の両方に影響します。材料によって硬度、加工性、耐久性が異なり、工具の選択、切削速度、送り速度に影響を与えます。

許容範囲

公差とは、部品の寸法の許容できるばらつきのことです。CNC旋盤加工は、非常に厳しい公差を達成することができ、多くの場合、千分の数インチ以内です。公差が厳しいほど、機械と工具はより精密でなければなりません。加工時間とコストに影響するため、部品に必要な公差を検討してください。

部品形状

部品形状とは、部品の形状と複雑さを指す。単純な円筒形の部品は、CNC旋盤加工が回転対称でうまく機能するため、最適です。複雑な溝、ねじ切り、テーパー面など、より複雑な形状の場合は、複数の加工や余分な工程が必要になることがあります。

表面仕上げ

CNC旋盤加工は、粗いものから滑らかなものまで、さまざまな仕上げを実現できます。他の部品に接触する部品や、見た目の美しさを必要とする部品には、通常、より滑らかな仕上げが必要です。切削速度、送り速度、工具材料、切削油剤などの要因は、表面仕上げに影響します。

CNC旋削の利点

CNC旋盤加工には、高品質の部品を製造するのに適したいくつかの利点があります。ここでは、CNC旋盤加工を製造に使用する主な利点をご紹介します:

高精度と正確さ

CNC旋盤は、非常に厳しい公差で部品を製造することで知られています。コンピュータ制御されたプロセスにより、各部品が高精度で製造されるため、人為的ミスが減り、複数の部品に一貫性が保たれます。

材料加工における柔軟性

CNC旋盤加工は、スチール、アルミニウム、真鍮などの金属から、プラスチックや複合材まで、幅広い材料に対応できます。この柔軟性により、CNC旋盤加工は多くの産業や用途に適しています。

効率性と費用対効果

CNC旋盤加工は、特に大量の部品を作る場合に非常に効率的です。一旦プログラムされれば、機械はほとんど人の介入なしに連続運転することができ、人件費と生産時間を削減することができます。

複雑な形状を扱う能力

CNC旋盤加工は、単純な円筒形状にとどまりません。これらの機械は、ねじ切り、テーパー加工、溝加工、複雑な輪郭などの複雑な形状を作ることができます。

CNC旋盤部品

CNC旋盤の用途

CNC旋盤加工は、ほぼすべての産業で精密な円筒部品を製造しています。ここでは、これらの機械加工部品が活躍している様子をご覧いただけます:

航空宇宙産業

  • 航空機エンジンのシャフトとブッシング
  • 着陸装置部品
  • 油圧システム継手
  • 燃料系統のノズルとバルブ
  • 軽量アルミニウムとチタン製ファスナー

自動車産業

  • エンジンのバルブとピストン
  • トランスミッションシャフトとギア
  • ホイールハブおよびブレーキ部品
  • ステアリングシステム部品
  • ターボチャージャーハウジング

医療機器

  • 手術器具のハンドル
  • インプラントコンポーネント(股関節/膝関節)
  • 歯科用ドリルビットとインプラント
  • MRI装置部品
  • 精密シリンジポンプ

電子機器製造

  • コネクターのピンとソケット
  • ヒートシンク部品
  • 半導体ウェーハチャック
  • 導波管部品
  • 精密スペーサーとインシュレーター

CNC旋盤加工とCNCフライス加工:主な違い

CNC旋盤加工と CNCフライス加工 は、どちらも製造業で使用される重要な加工プロセスですが、その動作は異なります。ここでは、その主な違いを説明する:

基本操作

CNC旋盤加工では、切削工具が材料を除去するために静止しているか、直線経路に沿って移動している間に、ワークピースが保持され、スピンドル上で回転する。この工程は、主に円筒形または円形の部品に使用される。

CNCフライス加工では、ワークピースは静止したまま、切削工具が回転し、複数の軸(X、Y、Z)に沿って移動して材料を除去します。フライス加工はより汎用性が高く、平面、傾斜、複雑な形状を含む複雑な形状を作成することができます。

生産部品の種類

CNC旋盤加工は、シャフト、チューブ、プーリーなどの回転対称性を持つ部品に最適です。主に、精密な直径を持つ円筒形部品の作成に使用されます。

CNCフライス加工は、平面、3D、不規則な形状など、さまざまな形状を作り出すことができます。ブラケット、ギア、様々な特徴を持つ複雑な3D形状のような部品を作成するために一般的に使用されます。

ツールモーション

CNC旋盤加工では、切削工具は直線軸(通常はZ軸)に沿って、または回転するワークピースに対して放射状の経路に沿って移動する。この動作は一般的に単純で、外径に焦点が当てられている。

CNCフライス加工では、切削工具が複数の軸(X、Y、Z)に沿って動くため、多種多様な形状を作り出すことができる。この動きにより、部品設計の柔軟性と複雑性が高まります。

材料除去

CNC旋盤加工では、材料はワークピースから半径方向に除去されるため、滑らかな円筒面や直径の縮小が必要な部品に最適である。

CNCフライス加工では、複数の角度からワークピースにアプローチする回転工具を通して材料を除去します。このため、フライス加工は、穴、溝、ポケット、複雑な表面パターンなどの形状を作成するのに理想的です。

シェンゲンのCNC旋盤加工能力

Shengenは、ラピッドプロトタイピングと大量生産の両方に特化したフルCNC旋盤加工サービスを提供しています。10年以上の経験を持つShengenは、様々な材料や複雑な設計に対応し、すべてのプロジェクトで精度と品質を保証します。

ShengenはISO 9001:2015規格に準拠し、すべてのプロジェクトで一貫した品質を保証しています。同社は、初期設計から最終検査まで、CNC旋盤加工プロセス全体で厳格な品質管理措置を適用し、各部品が要求仕様を満たすようにしています。

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結論

CNC旋盤加工は、現代の製造業において重要な工程です。高精度、高効率、多用途性を提供します。単純な円筒部品でも複雑な形状でも、CNC旋盤加工は幅広い生産ニーズに対応します。

CNC旋盤加工サービスを選択する際には、材料オプション、機械能力、リードタイム、プロバイダーの専門知識などの要素を考慮してください。これらの要素に基づいて情報に基づいた決定を下すことは、プロジェクトの成功を確実にするのに役立ちます。

やあ、僕はケビン・リー

ケビン・リー

過去10年間、私はさまざまな形態の板金加工に没頭し、さまざまなワークショップでの経験から得たクールな洞察をここで共有してきた。

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ケビン・リー

ケビン・リー

レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。

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