CNC加工と従来の加工：主な違い

CNCと従来の工作機械の比較

従来の工作機械と比較すると、CNC工作機械は、総合的な性能だけでなく、構造や機能の複雑さにおいても大きく異なります。.

CNC工作機械の主な構造的特徴

密閉型加工スペースおよび主駆動システム

CNC工作機械は、より高い切削速度、送り速度、および冷却潤滑液の圧力を使用できます。 加工の安全性と環境保護のため、通常は密閉型の加工スペースが設けられています。加工中に発生した切りくずはこの密閉空間内に留まり、その後、機械に搭載された切りくずコンベアによって外部へ搬出されます。加工に使用された切削油は、機械内部で回収・処理された後、再循環されます。.

人間工学の観点から言えば、開口幅の広い大型の機械ガードドアがあれば、オペレーターは作業エリアに容易に立ち入り、加工スペースを明確に確認することができます。CNCによる加工では、通常、一定の切削速度が求められます。こうした速度変化は、一般的に無段変速モーターによって実現されます。最新の工作機械では、このようなモーターが駆動スピンドルに直接組み込まれています。 CNCフライス盤では、この構成により、全体的な速度範囲が複数のギア範囲に分割されている場合でも、優れた駆動特性を維持しています。.

サーボドライブ、リニアモーション、および多軸拡張

複雑な形状のワークを加工するには、通常、CNCの各軸が個別のデジタルサーボモーターによって駆動されます。その結果、リニアドライブの使用がますます増えています。リニアドライブは、高い加速度、短い応答遅延、摩耗のない動作を実現し、長い移動距離にわたって各軸を正確に位置決めすることができます。.

制御可能な軸数を増やすことで、加工可能なワーク形状の範囲がさらに広がります。例えば、CNC型フライス盤では、2軸NCテーブルとワークスピンドルにより、送り運動や横送り運動として、精密に定義された回転運動を実現できます。 また、プログラム可能なテールストック、駆動式ツールタレット、および主軸と副軸により、CNC旋盤の総合的な加工能力もさらに向上します。.

ボールねじの重要性と熱安定性設計

制御システムの計算精度やサーボモーターの位置決め精度を、ワークと切削工具間の動きに正確に伝達するため、工作機械では一般的にボールねじが伝達要素として用いられています。ボールねじはバックラッシュが実質的になく、スティックスリップ現象を起こすことなく、極めて低速な動きを連続的に伝達することができます。また、これと組み合わされるガイドウェイは、滑り摩擦と転がり摩擦の両方の利点を兼ね備えています。.

CNC工作機械は、一般的に単位時間あたりの切削速度（Q）を非常に高く達成できる。そのため、その構造部品は高い機械的および熱的負荷にさらされる。現代の工作機械メーカーは、特殊な構造設計や新素材の採用によってこの課題に対処している。フライス盤の設計においては、可動部品の質量を低減することに特に注意が払われている。 切りくず、冷却潤滑液、およびそれによって発生する熱をより効果的に除去するため、CNC旋盤では一般的に傾斜ベッドガイドウェイが採用されている。また、工作台へのアクセス性と動作も、CNC汎用フライス盤の構造における重要な特徴である。.

工具管理・検査システム

CNC工作機械での工具交換は、ほとんどの場合、自動化が可能です。プログラム実行中に必要なすべての工具を確実に呼び出せるようにするため、旋盤には少なくとも1つのツールタレットが装備されており、一方、フライス盤ではツールマガジンと自動工具交換装置が使用されます。 最新型の工作機械に搭載されるツールタレットやツールマガジンは、一般的にサーボ駆動式であり、検査システムも備えているため、位置決め精度が向上し、工具交換速度も高速化されています。.

自動化インターフェースによる機能の拡張

最新のCNC工作機械には、周辺の自動化機器を接続するための標準化されたインターフェースが一般的に装備されています。ワークパレットチェンジャー、ワーク保管装置、およびワーク搬送システムを追加することで、切削加工の自動化レベルをさらに高めることができます。.

CNC工作機械の各制御軸には、電子式測定システムが装備されています。制御システムは、移動および位置決め動作の結果を利用することで、機械のスライド、回転テーブル、またはスピンドルのリアルタイムの位置情報を取得することができます。 近年では、従来の工作機械のスピンドルにも、このような測定システムが搭載されるケースが増えています。これにより、リニア制御などの機能が実現され、操作性が大幅に向上しています。 さらに、無段変速スピンドル、サーボモーター、専用ガイドウェイおよび伝動ユニットなど、CNC工作機械向けに特別に開発された技術が、従来の工作機械にも徐々に採用されつつあります。旋盤やフライス盤などの従来の工作機械は、現在では主に産業企業の職業訓練部門で広く使用されています。.