製造業は継続的に発展しており、CNC加工の効率化はますます重要になっています。生産サイクルの短縮と部品コストの削減は不可欠です。 メーカー 部品の品質と在庫数のみを重視し、生産効率の向上を考慮に入れていません。そのため、生産コストが高くなっています。これは長期的には事業の発展に繋がりません。
この記事では、 Yonglihao Machinery CNC加工を最適化して効率を高める方法について解説します。パラメータ設定と高度な戦略に焦点を当て、効率性を向上させながら高品質な生産を実現するお手伝いをします。
目次
CNC加工の理解
CNC加工 は自動化技術の一種です。コンピュータを用いて機械上の工具を制御します。この工具が部品の加工を行います。CAMソフトウェアから事前にプログラムされた指示に基づき、工作機械を制御し、特定のパスと加工パラメータに従ってワークを加工します。これにより、高精度かつ高効率な加工プロセスを実現できます。そのため、CNC加工は現代の製造業において不可欠かつ重要な加工技術となっています。
CNC工作機械 これらの主要部分があります。それらは、工作機械、CNCシステム、動力システム、工具、工具交換システム、およびその他の装置です。工作機械はホストとも呼ばれます。一般的に、ベッド、スピンドル、テーブル、および可動部品の4つの主要部分で構成されます。数値制御システムには、コントローラ、コンピュータ、およびプログラミング装置が含まれます。動力システムには、駆動システムとスピンドル駆動の2つの部分が含まれます。工具および工具交換システムには、自動工具交換用の工具と工具マガジンが含まれます。補助装置には、冷却システム、潤滑システム、および固定具の3つの部分が含まれます。コンピュータシステムはCNC工作機械を制御します。これにより、連続的な自動運転が可能になり、高精度が維持されます。
CNC加工パラメータの最適化の重要性
CNC加工は現在、次のような分野で広く使用されています。 航空宇宙, 自動車製造、そして電子機器。製造業におけるその重要性は明らかです。一部の製品はより高性能になり、部品と表面品質に高い精度が求められるようになりました。そのため、CNCパラメータの最適化によって精度を向上させることが不可欠です。
CNC加工パラメータを最適化することで、品質、速度、納期が向上します。工具寿命が延び、 コストを削減さらに、精密で再現性の高い部品を製造し、企業全体の生産能力を向上させます。また、競争力を高め、長期的な成長を支えます。
CNC加工で最適化すべき主要パラメータ
CNC加工の工程では、加工箇所ごとに切削パラメータの設定が異なる場合があります。完成品の加工が最良の状態になるように、 切削速度、送り速度、送り深さ、 工具半径補正最良の結果を達成できるように、ツールパスを最適化および設計する必要があります。
切断速度
切削速度とは、工具とワークピースの相対的な直線速度です。この速度で工具が加工面に沿って単位時間あたりに移動する距離を測定します。切削速度は、効率、品質、工具寿命に直接影響します。工具材質、 ワークピース材料、 そして 処理タイプ 主に速度に影響します。他の要因も重要です。それぞれの材料とツールに適した速度を選択する必要があります。
ワークの材質は切削に影響します。硬い材料は低い切削速度が必要です。柔らかい材料は高い切削速度が必要です。優れた工具材質は耐摩耗性と耐熱性に優れているため、より高い切削速度で使用できます。荒加工と仕上げ加工では、一般的に荒加工の切削速度の方が高くなります。
一般的には、工具メーカーのパラメータに従って切削速度を選択できます。その後、ワークピースを使ってテスト切削を行い、パラメータを調整し続けることで、最良の結果が得られます。
送り速度
送り速度とは、加工工程における工具がワーク表面に沿って移動する速度、つまり加工工程における工具の1分間あたりの移動距離（通常はミリメートル/分またはインチ/分）を指します。また、送り速度は切削力にも影響を与えます。さらに、切りくず生成、表面温度、加工面品質にも影響を与えます。
送り速度が速すぎても遅すぎても、加工プロセスに悪影響を与える可能性があります。送り速度が速すぎると、切削抵抗が大きくなりすぎ、ワークが変形し、加工精度が低下します。 表面の品質送り速度が低すぎると加工効率が低下し、生産サイクルが長くなります。そのため、送り速度の選定は、切削の種類、ワーク材質の特性、工具などを考慮して行う必要があります。一般的には、前加工時に加え、ワークのテスト切削時に経験と工具メーカーのマニュアルに基づき、適切な送り速度を決定する必要があります。
切削深さ
切削面と被切削面との間の距離は、ワークを切削する際の切込み深さです。これは、工具がワークに切り込むたびに工具が行う深さです。主に切削抵抗、温度、表面品質、工具寿命といった切削プロセスに直接影響を及ぼします。つまり、切込み深さとは、ワークへの半径方向の距離を指します。フライス加工とは、ワークの軸方向に切り込む距離を指します。
一般的に、ワークピースの材質、工具の材質、加工タイプ、機械の動力、機械の剛性、クーラントなどの要因が切削深さの選択に影響します。そのため、適切な切削深さを選択するには、まず、影響する要因に応じて深さパラメータを予備的に設定し、次にワークピースをテストカットしてパラメータを微調整し、最後に複数のカットの結果を記録して深さを最適化し続け、最適な切削深さを実現することで、加工効率を最適化し、ワークピースの品質を向上させ、工具寿命を延ばすことができます。
ツール半径補正
工具半径補正は、工具半径によって生じる誤差を補正します。これにより、 ワークピースのサイズ 工具径補正には、工具がワーク輪郭の左側にある場合に使用する左補正（G41）と、工具がワーク輪郭の左側にある場合に使用する右補正（G42）の2つの主なモードがあります。工具径を正確に測定・入力し、補正値を動的に調整し、プログラムを最適化することで、工具径補正を最適化できます。工具径補正を最適化することで、加工精度と効率が向上し、加工誤差を低減できます。
ツールパス最適化
ツールパスを最適化することで、CNC加工の効率と品質を大幅に向上させることができます。CAMソフトウェアを使用して、ワークピースの形状からツールパスを作成します。その後、ツールパスをシミュレーションして問題点を特定し、修正することで、効率性を高めます。これにより、空ストロークや工具の破損を回避できます。
まず、CAMソフトウェアを用いて、パスシミュレーションに最適なツールパスを見つけます。これにより、パスに衝突や干渉が生じないことが保証されます。次に、スパイラル送りとプログレッシブ引き抜き戦略を用いて、送りと引き抜きのパスを最適化します。さらに、加工プロセスを合理化し、空送りを削減します。最後に、実際の状況に応じて加工パラメータを調整し、最適なパスを得ます。
工具摩耗パターンと工具寿命
CNC加工において、工具摩耗は加工効率の指標であり、工具寿命を計算する上で重要な指標です。また、部品の品質にも影響を与える可能性があります。例えば、工具摩耗は完成品の寸法精度を低下させ、表面強度を低下させます。これは最終的に、工具とワークピース間の振動を増加させ、ワークピースを損傷させる原因となります。多くの場合、これらの結果は効率を低下させます。
工具摩耗は直接法と間接法の両方で測定できます。前者の場合、振動、送り力、音響、表面粗さなど、様々な信号から推測する必要があります。後者の方法は、校正された工具を用いて工具摩耗領域を測定する方法です。
CNC工作機械制御システムが工具寿命が短くなっていることを検知すると、オペレーターは設定を変更して工具寿命を延ばすことができます。切削速度、送り、潤滑剤の放出量などを変更できます。
材料除去率（MRR）
材料除去率（MRR）は、CNC加工の効率を表す指標です。これは、一定時間（通常は1分あたり）に材料の表面から除去される材料の量です。MRRが高いほどシステム効率が高く、MRRが低いほどシステム効率が低いことを示します。
MRRは、送り速度、切削速度、切込み深さの組み合わせによって影響を受けます。例えば、切削速度が遅いとMRR効率は低下します。これは、工具が破損し、仕上がりが悪くなり、生産速度が低下するためです。一方、最適な切削速度であれば、MRRは効率化されます。
毎分回転数（RPM）
回転速度は毎分回転数（RPM）で測定できます。この数値は、スピンドルが長手軸（スピンドル）の周りを毎分何回転回転するかを示します。RPMは切削速度に影響します。同じリム切削速度を得るには、ドリル径が大きいほど、小さいドリルよりも低いRPMが必要です。例えば、直径3ミリメートル（1/8インチ）未満のドリルでは、破損することなく良好な切削を行うために12,000 RPM以上の回転数が必要です。ドリル径が大きいほど、回転数は低くなります。
回転速度は工具のサイズだけでなく、加工対象となる合金の種類と硬度、そして加工プロセスも重要です。つまり、穴あけまたは切削の対象となる物体ごとに最適な表面速度があるということです。ドリルのセットアップにおいて適切なドリル回転速度を見つけるには、5つの方法があります。以下に、一般的に使用される5つの方法をご紹介します。
- CAMソフトウェアに組み込まれたRPM計算
- 専用電卓アプリ
- オペレーターの経験
- 標準計算式（RPMは表面速度の4倍で、ドリルの直径で割った値）
- RPMチャート
より深い洞察のための高度な指標
廃棄率と部品適合率
スクラップ率とは、一定期間内に製造された製品のうち、設計要件を満たさず廃棄せざるを得ない製品の数です。つまり、スクラップとは不良品の製造に無駄な時間を費やすことを意味します。スクラップ率が高いということは、金属製造または機械加工プロセスの様々な段階で問題が発生していることを意味します。簡単に言えば、CNC加工の効率を低下させるということです。
これと反対の指標は部品の合格率です。部品歩留まりは、一定時間内にどれだけの良品が生産されるかを示します。部品の合格率が高いほど、CNC加工の効率が非常に高いことを意味します。
設備全体の運用
総合設備効率（OEE）は、機械の稼働率を評価する方法です。問題となる事象（機械部品の故障など）によって、OEEは変化する可能性があります。OEEは数値で表されます。機械の稼働率、部品の品質率、パフォーマンス効率など、複数の要因を組み合わせて算出されます。機械の稼働率を判断するには、セットアップ時間、工具交換サイクル時間、ダウンタイム、メンテナンスによるダウンタイム、稼働時間を考慮する必要があります。
どれだけの電力やエネルギーが消費されるか
CNC加工の効率を測る現代的な方法の一つは、どれだけの電力、つまりエネルギーが消費されているかを見ることです。これは、CNC工作機械の稼働頻度を知るのに適した方法です。機械の稼働時間が長いほど、消費するエネルギーも多くなります。同様に、機械の稼働時間が長いほど、生産されるユニット数も多くなります。これは、機械の効率が高いことを意味します。エネルギー消費量が低い場合、通常、機械の稼働時間は短いことを意味します。したがって、生産されるユニット数も少なくなります。簡単に言えば、エネルギー消費量が少ないということは、生産性が低いことを意味します。
部品単価
部品単価を計算するには、総生産コストを部品数で割ります。部品単価が低いほど、生産される部品数が多くなります。これは、生産プロセスがより効率的であることを意味します。一方、部品単価が高いほど、生産される部品数が少なくなります。これは、生産プロセスがより非効率的であることを意味します。
品質管理と設備メンテナンス
CNC加工においては、品質管理と設備のメンテナンスが鍵となります。これらが加工精度と安定性を確保し、最終部品の品質に直接影響を及ぼします。
品質管理
加工品質の管理 次の4つの側面から実行できます。
- Pプロセス制御: プロセス制御は、センサーと監視システムを用いて、切削力、振動、温度をリアルタイムで監視します。問題を早期に検知し、適切な対策を講じることができます。
- 品質管理システムプロセスの確立： ISO9001品質管理システムを導入し、完璧な品質管理プロセスと記録カードを構築します。これにより、すべての部品の追跡と検索が可能になります。
- 管理のための専門検査員の配置: 加工現場に専門検査員を配置することで、部品の一次検査、中間検査、最終検査を随時実施できます。検査員は検査記録を作成し、加工上の問題点を分析します。また、製造エンジニアによる加工パラメータの調整と最適化を支援します。
- 専門的な試験機器を使用した測定： テストデータの信頼性を確保するために、専門的なテスト機器（座標測定機、万能工具顕微鏡、画像機器など）を使用してワークピースのサイズを測定し、ワークピースの最終加工寸法が設計要件と一致していることを確認します。
機器メンテナンス
設備のメンテナンスは、次の3つの側面から実施できます。
- 工作機械の定期メンテナンス： 工作機械の定期的な給油、清掃、検査により工作機械部品の正常な動作が確保され、機器の耐用年数が延長され、加工精度が向上します。
- 機器の定期的な校正： 加工の精度と安定性を確保するために、加工装置は定期的に校正され、ワークピースの加工品質を確保する必要があります。
- 冷却システムのメンテナンス： 加工生産が長時間に及ぶと、設備冷却液の不純物が増え、パイプラインが詰まり、冷却効果に影響を及ぼします。そのため、加工工程中の温度の安定を確保するために、定期的に冷却システムを清掃し、冷却液を交換する必要があります。
厳格な品質管理と適切な設備メンテナンスは、CNC加工による高品質な部品の製造を保証し、設備の安定性を維持します。部品の品質と生産効率を向上させ、最終的には企業の製造レベルと生産能力を大幅に向上させます。
まとめ
CNC加工パラメータを最適化する必要があります。これは、効率、品質、精度を向上させる鍵となります。私たちは加工目標を設定することでこれを実現します。次に、適切な切削速度、送り速度、切込み深さを選択します。また、 適切なツールを選択する 半径補正。ツールパスやその他の主要パラメータを最適化します。これにより、効率と部品品質が向上します。また、適切な品質管理と設備メンテナンスも必要です。最適化と改善を継続する必要があります。これにより、企業の効率と競争力が向上し、継続的な開発と革新が確保されます。そして、市場をリードする企業となることにつながります。
Yonglihao Machineryは機械部品の加工を専門としています。CNC加工において長年の経験と専門知識を有しています。部品加工が必要な場合は、 お問い合わせくださいプロフェッショナルなサービスと包括的なソリューションをご提供いたします。
よくある質問
CNC 加工において最適化する上で最も重要なパラメータは何ですか?
適切な切削速度、送り速度、そして切込み深さを選択することが重要です。また、適切な工具半径補正を設定し、最適なツールパスを選択することも重要です。これらを行うことで、CNC加工を最適化できます。
インテリジェント加工技術はどのように効率を向上させるのでしょうか?
スマート加工技術は、センサーと機械学習を活用し、リアルタイムのデータ解析によって加工パラメータを調整します。これにより、工具寿命と部品品質が向上し、生産性が向上します。
定期的な工作機械のメンテナンスが重要なのはなぜですか?
定期的な工作機械メンテナンスプログラムには、清掃、潤滑、校正が含まれます。また、重要な部品の点検も含まれます。これにより、予期せぬ故障を防ぎ、機械の安定した性能と効率を確保できます。
ツールパスの最適化によって効率はどのように向上するのでしょうか?
効率的なツールパスはツールの移動を最小限に抑え、 加工時間また、工具の摩耗を軽減し、表面品質を向上させます。これにより、全体的な生産性が向上します。
CNC 加工の最適化において従業員トレーニングはどのような役割を果たしますか?
適切なトレーニングは、オペレーターが機器を使いこなせるよう支援します。これにより、オペレーターのスキル向上、定期的なメンテナンスの実施、人為的ミスによるスクラップの削減につながります。これにより、効率が向上し、コスト削減につながります。