CNCのプロセス

CNC という用語は「コンピュータ数値制御」の略で、CNC 加工は、通常、コンピュータ制御と工作機械を使用して在庫品 (ブランクまたはワークピースと呼ばれる) から材料の層を除去し、カスタム設計された部品を製造する減算型製造プロセスとして定義されます。

このプロセスは、金属、プラスチック、木材、ガラス、フォーム、複合材など、さまざまな材料に適用でき、大型 CNC 加工や航空宇宙部品の CNC 仕上げなど、さまざまな業界で応用されています。

CNC加工の特徴

01. 高度な自動化と非常に高い生産効率。ブランクのクランプを除くすべての加工工程はCNC工作機械で完了します。自動ローディング・アンローディングと組み合わせることで、無人工場の基本構成要素となります。

CNC 加工により、作業者の労力が軽減され、作業条件が改善され、マーキング、複数のクランプと位置決め、検査などのプロセスと補助操作が不要になり、生産効率が効果的に向上します。

02. CNC加工対象物への適応性。加工対象物を変更する際、工具の変更やブランクのクランプ方法の調整に加え、複雑な調整を必要とせず、再プログラミングのみで済むため、生産準備サイクルを短縮できます。

03. 高い加工精度と安定した品質。加工寸法精度はd0.005～0.01mmで、部品の複雑さに影響されません。これは、ほとんどの工程が機械によって自動的に完了するためです。そのため、バッチ部品のサイズが大きくなり、精密制御工作機械では位置検出装置も使用されるため、精密CNC加工の精度がさらに向上します。

04. CNC加工には、主に2つの特徴があります。1つ目は、加工品質精度や加工時間誤差精度など、加工精度を大幅に向上できることです。2つ目は、加工品質の再現性により、加工品質を安定させ、加工部品の品質を維持できることです。

CNC加工技術と適用範囲：

加工対象物の材質や要件に応じて、様々な加工方法を選択できます。一般的な加工方法とその適用範囲を理解することで、最適な部品加工方法を見つけることができます。

旋回

旋盤を用いた部品加工法は、総称して旋削と呼ばれます。成形旋削工具を用いることで、横送りしながら回転曲面を加工することも可能です。また、ねじ面、端面、偏心軸なども旋削加工可能です。

旋削精度は一般的にIT11～IT6、表面粗さは12.5～0.8μmです。精密旋削加工ではIT6～IT5、粗さは0.4～0.1μmに達することもあります。旋削加工の生産性は高く、切削工程は比較的滑らかで、工具も比較的シンプルです。

適用範囲：センター穴あけ、ドリリング、リーマ、タッピング、円筒旋削、ボーリング、端面旋削、溝旋削、成形面旋削、テーパ面旋削、ローレット加工、ねじ旋削

フライス加工

フライス加工は、フライス盤上で回転する多刃工具（フライスカッター）を用いてワークを加工する方法です。主な切削動作は工具の回転です。フライス加工時の主な移動速度方向がワークの送り方向と同じか反対かによって、ダウンフライス加工とアップヒルフライス加工に分けられます。

（１）ダウンミリング

フライス加工力の水平成分は、ワークピースの送り方向と一致します。通常、ワークピーステーブルの送りネジと固定ナットの間には隙間があるため、切削力によってワークピースとワークテーブルが同時に前進し、送り速度が急激に上昇し、刃こぼれが発生することがあります。

（２）カウンターミリング

ダウンミリング時に発生する移動現象を回避できます。アップミリングでは、切削厚さがゼロから徐々に増加するため、刃先は切削硬化した加工面上で押し潰され、滑り始める段階に入り、工具摩耗が加速されます。

適用範囲：平面フライス加工、段付きフライス加工、溝フライス加工、成形面フライス加工、螺旋溝フライス加工、歯車フライス加工、切削

プランニング

プレーニング加工とは、一般的にプレーナーを用いてプレーナー上の工作物に対して往復直線運動をさせ、余分な材料を除去する加工方法を指します。

プレーニング精度は一般にIT8〜IT7に達し、表面粗さはRa6.3〜1.6μm、プレーニング平坦度は0.02/1000に達し、表面粗さは0.8〜0.4μmで、大型鋳物の加工に優れています。

適用範囲: 平面のプレーニング、垂直面のプレーニング、段差面のプレーニング、直角溝のプレーニング、ベベルのプレーニング、蟻溝のプレーニング、D 字溝のプレーニング、V 字溝のプレーニング、曲面のプレーニング、穴のキー溝のプレーニング、ラックのプレーニング、複合面のプレーニング

研削

研削加工とは、高硬度の人工砥石（グラインダー）を工具として用い、研削盤上で工作物の表面を切削する方法です。主な動作は砥石の回転です。

研削精度はIT6～IT4に達し、表面粗さRaは1.25～0.01μm、さらには0.1～0.008μmに達します。研削のもう一つの特徴は、硬化金属材料を加工できることです。これは仕上げ加工の範囲に属するため、最終加工工程としてよく使用されます。また、機能の違いにより、研削は円筒研削、内孔研削、平面研削などに分類されます。

適用範囲：円筒研削、内面円筒研削、平面研削、成形研削、ねじ研削、歯車研削

掘削

ボール盤で内部のさまざまな穴を加工する工程をドリリングと呼び、穴加工の最も一般的な方法です。

穴あけ精度は低く、一般的にIT12～IT11程度で、表面粗さはRa5.0～6.3μm程度です。穴あけ加工後、中仕上げ・仕上げ工程として、拡幅加工やリーマ加工がよく用いられます。リーマ加工精度は一般的にIT9～IT6程度で、表面粗さはRa1.6～0.4μm程度です。

適用範囲：穴あけ、リーマ加工、リーマ加工、タッピング、ストロンチウム穴、表面の削り取り

ボーリング加工

ボーリング加工とは、ボーリングマシンを用いて既存の穴の径を拡大し、品質を向上させる加工方法です。ボーリング加工は、主にボーリング工具の回転運動によって行われます。

ボーリング加工の精度は高く、一般的にIT9～IT7、表面粗さはRa6.3～0.8mmですが、ボーリング加工の生産効率は低いです。

適用範囲：高精度穴加工、複数穴仕上げ

歯面処理

歯車の歯面加工方法は、成形法と創成法の2つに分けられます。

歯面をフォーミング加工する工作機械は、一般的には一般的なフライス盤であり、工具はフォーミングフライスカッターです。フォーミングフライスは、工具の回転運動と直線運動という2つの単純な成形動作を必要とします。創成加工による歯面加工には、ホブ盤やギアシェーパなどが一般的に使用されます。

適用範囲：ギア等

複雑な表面処理

3次元曲面の切削には、主に倣いフライス加工やCNCフライス加工、特殊な加工方法が使用されます。

適用範囲：複雑な曲面を持つ部品

EDM

放電加工は、工具電極とワーク電極間の瞬間的な火花放電によって発生する高温を利用して、ワークの表面材料を侵食することで加工を実現します。

適用範囲：

① 硬質、脆質、強靭性、軟質及び高融点導電性材料の加工。

②半導体材料および非導電性材料の加工

③各種穴、曲面穴、微細穴の加工。

④鍛造金型、ダイカスト金型、プラスチック金型の型室など各種３次元曲面キャビティの加工。

⑤ 切断、カッティング、表面強化、彫刻、銘板やマーキングの印刷などに使用されます。

電気化学加工

電気化学加工は、電解質中の金属の陽極溶解という電気化学的原理を利用してワークピースを成形する方法です。

ワークピースを直流電源の正極に接続し、工具を負極に接続します。両極間には0.1mm～0.8mmの微小な隙間が確保され、一定の圧力（0.5MPa～2.5MPa）をかけた電解液が両極間の隙間を高速（15m/s～60m/s）で流れます。

適用範囲: 穴、キャビティ、複雑な形状、小径深穴、ライフリング、バリ取り、彫刻などの加工。

レーザー加工

ワークピースのレーザー加工は、レーザー加工機によって行われます。レーザー加工機は通常、レーザー、電源、光学系、および機械系で構成されています。

適用範囲：ダイヤモンド線引きダイス、時計宝石軸受、発散空冷パンチングシートの多孔質スキン、エンジンインジェクター、航空エンジンブレードなどの小穴加工、および各種金属材料および非金属材料の切断。

超音波処理

超音波加工とは、工具端面を超音波周波数（16KHz～25KHz）で振動させ、加工液中に浮遊する研磨剤を衝突させ、研磨粒子がワーク表面に衝突して研磨することでワークを加工する方法です。

適用範囲：難削材

主な応用産業

一般的に、CNC で加工された部品は精度が高いため、CNC 加工された部品は主に以下の業界で使用されます。

航空宇宙

航空宇宙産業では、エンジンのタービンブレード、他の部品の製造に使用する工具、さらにはロケットエンジンに使用する燃焼室など、高精度で再現性の高い部品が求められます。

自動車および機械製造

自動車業界では、エンジンマウントなどの部品の鋳造やピストンなどの高精度部品の機械加工に高精度の金型が求められています。ガントリー型鋳造機は、自動車の設計段階で使用される粘土モジュールを鋳造します。

軍事産業

軍事産業では、ミサイル部品、砲身など、厳しい許容誤差要件を備えた高精度部品を使用しています。軍事産業のすべての機械加工部品は、CNC マシンの精度と速度の恩恵を受けています。

医学

医療用インプラント機器は、多くの場合、人体の臓器の形状に合わせて設計されており、高度な合金から製造する必要があります。このような形状を製造できる手動機械は存在しないため、CNC工作機械が不可欠となります。

エネルギー

エネルギー産業は、蒸気タービンから核融合などの最先端技術に至るまで、あらゆるエンジニアリング分野にまたがっています。蒸気タービンでは、タービン内のバランスを維持するために高精度のタービンブレードが必要です。核融合における研究開発用プラズマ抑制空洞の形状は非常に複雑で、高度な材料で作られており、CNC工作機械によるサポートが必要です。

機械加工は今日まで発展を続け、市場ニーズの向上に伴い、様々な加工技術が生まれてきました。加工プロセスを選択する際には、ワークの表面形状、寸法精度、位置精度、表面粗さなど、様々な側面を考慮する必要があります。

最も適切なプロセスを選択することによってのみ、最小限の投資でワークピースの品質と処理効率を確保し、生み出される利益を最大化することができます。