CNC技術の応用は、特に近年、伝統的な製造業に質的な変化をもたらしています。マイクロエレクトロニクス技術とコンピュータ技術の発展は、CNC 技術に新たな活力をもたらしました。 CNC 技術と CNC 装置は、さまざまな国の産業近代化の重要な基盤です。
CNC 工作機械は現代の製造業の主流の機器であり、精密加工に不可欠な機器です。これらは現代の工作機械の技術レベルと現代の機械製造の技術レベルを示す重要なシンボルです。国家経済、民生、最先端の国防建設に関わる戦略物資だ。したがって、世界中のすべての先進国は、独自の CNC 技術とその産業を発展させるために大規模な措置を講じてきました。
CNCとは英語でComputer Numberical Controlの略で、「コンピュータデータ制御」を意味します。簡単に言うと「CNC加工」です。珠江デルタ地域ではこれを「コンピューターゴング」と呼んでいます。
CNC 加工は、今日の機械製造における高度な加工技術です。高効率、高精度、高い柔軟性を備えた自動加工方法です。加工するワークのCNCプログラムを工作機械に入力する作業です。これらのデータを管理しながら、工作機械は人々の願いに沿ったワークを自動的に加工し、素晴らしい製品を生み出します。
CNC 加工技術は、金型などの複雑、精密、少量バッチおよび可変加工の問題を効果的に解決し、現代の生産のニーズに完全に適応できます。 CNC 加工技術の精力的な開発は、我が国にとって経済発展を加速し、独自のイノベーション能力を向上させる重要な方法となっています。現在、私の国ではCNC工作機械がますます一般的になりつつあります。 CNC 工作機械の機能を最大限に発揮するには、CNC 工作機械のプログラミングをマスターできることが重要です。
CNC工作機械は代表的なメカトロニクス製品です。これらは、マイクロエレクトロニクス技術、コンピュータ技術、測定技術、センサー技術、自動制御技術、人工知能技術などのさまざまな先進技術を統合し、機械加工技術と密接に統合されています。これらは新世代の機械製造技術装置です。
CNC 工作機械は、工作機械、コンピュータ、モーター、抗力、動的制御、検出などのテクノロジーを統合した自動化装置です。 CNC 工作機械の基本コンポーネントには、制御メディア、CNC デバイス、サーボ システム、フィードバック デバイス、工作機械本体が含まれます。
制御媒体は、CNC 加工に必要なワークに対するすべてのモーションツールの位置情報を保存する媒体です。部品の加工プログラムを記録します。したがって、制御媒体とは、部品加工情報を CNC 装置に送信する情報担体を指します。制御メディアにはさまざまな形式があり、CNC デバイスのタイプによって異なります。一般的に使用されるものには、パンチテープ、パンチカード、磁気テープ、ディスクなどが含まれます。CNC技術の発展に伴い、パンチテープやパンチカードは廃れつつあり、CAD/CAMソフトウェアを使用してコンピュータをプログラムし、コンピュータと通信する方法が使用されています。コンピュータを介してプログラムやデータを CNC デバイスに直接送信する CNC システムは、ますます広く使用されるようになってきています。
CNC 装置は CNC 工作機械の中核であり、人々はそれを「セントラル システム」と呼びます。最新の CNC 工作機械はすべて、コンピューター数値制御装置 CNC を使用しています。 ＣＮＣ装置は、入力装置、中央処理装置（ＣＰＵ）、出力装置等を備え、情報の入力、記憶、変換、補間計算を完結し、各種制御機能を実現することができる。
サーボシステムは、CNC装置からの指令を受けて工作機械のアクチュエータの動作を駆動する駆動部品です。主軸駆動ユニット、送り駆動ユニット、主軸モータ、送りモータから構成されます。作業時、サーボシステムはCNCシステムから指令情報を受け取り、指令情報と位置および速度フィードバック信号を比較した後、工作機械の可動部品または実行部品を駆動して、要求を満たす部品を加工します。図面。
フィードバック装置は、測定要素と対応する回路で構成されます。その機能は、速度と変位を検出し、その情報をフィードバックして閉ループ制御を形成することです。精度要件が低い一部の CNC 工作機械には、オープン ループ システムと呼ばれるフィードバック デバイスがありません。
工作機械本体は、CNC 工作機械の実体であり、実際の切削プロセスを完了する機械部品です。ベッド、ベース、作業台、サドル、スピンドルなどが含まれます。
CNC加工技術も機械加工の切削ルールに従い、通常の工作機械の加工技術とほぼ同じです。機械加工にコンピュータ制御技術を応用した自動加工であるため、加工効率が高く、精度が高いという特徴があります。加工技術には独自の特徴があり、プロセスは比較的複雑で、作業工程の配置は比較的詳細かつ慎重です。
CNC 加工プロセスには、ツールの選択、切削パラメータの決定、ツール パス プロセス ルートの設計が含まれます。 CNC 加工プロセスは CNC プログラミングの基礎であり、中核です。合理的なプロセスがあってこそ、高効率で高品質な CNC プログラムを作成できます。 CNC プログラムの品質を測定する基準は、最小の処理時間、最小の工具損失、および最良のワークピースです。
CNC 加工プロセスは、ワークピースの加工プロセス全体の一部、またはプロセスの一部です。認定された部品を処理できるように、機械または金型全体の組み立て要件を最終的に満たすために、他の前後のプロセスと連携する必要があります。
CNC 加工プロセスは一般に、荒加工、中コーナーおよび粗コーナーの洗浄、中仕上げ、仕上げの各ステップに分かれています。
CNC プログラミングは、部品の図面から CNC 加工プログラムの取得までのプロセス全体です。その主なタスクは、加工パス内のカッター位置点 (略して CL 点) を計算することです。カッターの位置点は、通常、工具軸と工具表面の交点と見なされます。多軸加工ではカッター軸ベクトルも指定する必要があります。
CNC 工作機械は、ワークの描画と加工プロセスの要件に応じて、使用する工具とコンポーネントの動作、速度、順序、主軸速度、主軸回転方向、工具ヘッドのクランプ、工具ヘッドの緩め、冷却操作をコンパイルして、指定されたCNCコードの形でプログラムシートを作成し、工作機械の専用コンピュータに入力します。そして、CNCシステムは入力された指令をコンパイル、計算、論理処理し、指定された変位や一連の動作に従って各部を制御するための各種信号や指令を出力し、さまざまな形状のワークを加工します。したがって、プログラムのコンパイルは CNC 工作機械のパフォーマンスに大きな影響を与えます。
CNC工作機械は、さまざまな機能を表す命令コードをプログラムの形でCNC装置に入力し、CNC装置で処理されてパルス信号を送り出し、CNC工作機械の各可動部の動作を制御します。パーツのカットを完了します。
現在、CNC プログラムには 2 つの標準があります。国際標準化機構の ISO と米国電子工業会の EIA です。私の国はISOコードを採用しています。
技術の進歩に伴い、3D CNC プログラミングでは通常、手動プログラミングはほとんど使用されず、市販の CAD/CAM ソフトウェアが使用されます。
CAD/CAMはコンピュータ支援プログラミングシステムの中核であり、データの入出力、加工軌跡の計算・編集、プロセスパラメータの設定、加工シミュレーション、NCプログラムの後処理、データ管理などが主な機能です。
現在、我が国のユーザーに人気のある強力なNCプログラミング機能を備えたソフトウェアには、Mastercam、UG、Cimatron、PowerMILL、CAXAなどが挙げられます。各ソフトウェアの原理、グラフィック処理方法、加工方法は似ていますが、それぞれに特徴があります。自分自身の特徴。
1. 部品図を分析して、ワークの一般的な状況 (形状、ワーク材料、プロセス要件など) を理解します。
2. 部品のCNC加工工程の決定（加工内容、加工ルート）
3. 必要な数値計算を行う（基点、節点座標計算）
4. プログラムシートを作成します（工作機械によって異なりますので、ユーザーマニュアルに従ってください）
5. プログラム検証（工作機械にプログラムを入力し、グラフィックシミュレーションを行い、プログラムが正しいかどうかを検証します）
6. ワークピースを加工します (適切なプロセス制御により時間を節約し、加工品質を向上させることができます)
7. ワークの合格と品質エラーの分析（ワークを検査し、次の工程に送ります。不合格の場合は、品質分析によりエラーの原因と修正方法を特定します）。
自動車、国防、航空、航空宇宙などの産業の急速な発展や、アルミニウム合金などの新素材の応用に伴い、高速 CNC 工作機械加工に対する要求はますます高まっています。
ａ．主軸速度：工作機械は電動主軸（主軸モーター内蔵）を使用しており、最高主軸速度は200,000r/minに達します。
b.送り速度：分解能0.01μmの場合、最大送り速度は240m/minに達し、複雑な精密加工が可能です。
c.動作速度: マイクロプロセッサの急速な発展により、高速かつ高精度の方向への CNC システムの開発が保証されています。 CPU は 32 ビットおよび 64 ビット CNC システムに開発され、周波数は数百メガヘルツ、数千メガヘルツに増加しました。動作速度の大幅な向上により、分解能が 0.1μm および 0.01μm の場合でも、送り速度は 24 ～ 240m/min となります。
d.工具交換速度：現在、海外製先進マシニングセンタの工具交換時間は一般的に1秒程度、最高でも0.5秒に達しています。ドイツのシロン社は、主軸を軸に工具を円状に配置したバスケット型の工具マガジンを設計しました。ツールからツールへのツール交換時間はわずか 0.9 秒です。
CNC 工作機械の精度に対する要件は、静的な幾何学的精度に限定されなくなりました。工作機械の動作精度、熱変形、振動の監視と補正の重要性がますます高まっています。
ａ． CNCシステムの制御精度の向上：高速補間技術を採用して小さなプログラムセグメントでの連続送りを実現し、CNC制御ユニットをより洗練し、高分解能位置検出デバイスを採用して位置検出精度を向上させます。位置サーボシステムはフィードフォワード制御と非線形制御方式を採用しています。
b.誤差補正技術の採用：逆すきま補正、ネジピッチ誤差補正、工具誤差補正技術を採用し、装置の熱変形誤差と空間誤差を総合的に補正します。
c.グリッドデコーダを使用してマシニングセンタの動作軌跡精度を確認および改善します。シミュレーションによって工作機械の加工精度を予測し、工作機械の位置決め精度と繰り返し位置決め精度を確保し、工作機械の性能が長期間安定します。 、さまざまな動作条件下でさまざまな加工タスクを完了し、部品の加工品質を保証できます。
3. 機能の複雑さ 複合工作機械の意味は、ブランクから完成品までのできるだけ多くの要素を 1 台の工作機械で実現または完成させることです。構造上の特徴により、プロセス複合型とプロセス複合型の2つに分類できます。マシニングセンターは、旋削、フライス加工、穴あけ、歯切り、研削、レーザー熱処理などの複数のプロセスを完了することができ、複雑な部品のすべての加工を完了することができます。最新の機械加工要件の継続的な改善に伴い、多数の多軸リンケージ CNC 工作機械が大手企業の間でますます普及してきています。
人工知能技術の発展に伴い、製造業における柔軟な生産と製造自動化の開発ニーズを満たすために、CNC 工作機械の知能レベルは常に向上しています。それは特に次の側面に反映されています。加工プロセス適応制御技術; b.インテリジェントな最適化と処理パラメータの選択。 c.インテリジェントな障害自己診断および自己修復テクノロジー。 d.インテリジェントな障害再生および障害シミュレーション技術。 e.インテリジェントACサーボドライブ装置; f.インテリジェント 4M CNC システム: 製造プロセスでは、測定、モデリング、加工、機械操作の 4 つの要素 (つまり 4M) が 1 つのシステムに統合されます。
ａ．将来のテクノロジへのオープン: ソフトウェアとハードウェアのインターフェイスは認識された標準プロトコルに従っているため、新世代の一般的なソフトウェアとハードウェアを採用、吸収、互換性を持たせることができます。
b.特別なユーザー要件にオープン: 製品を更新し、機能を拡張し、特別なアプリケーション要件を満たすためにハードウェアとソフトウェア製品のさまざまな組み合わせを提供します。
c. CNC標準の確立：標準化されたプログラミング言語はユーザーにとって使いやすく、作業効率に直接関係する労働力の消費を削減します。
多座標連携のCNC加工、組立、測定機能を実現し、複雑な特殊部品の加工にも対応します。並列工作機械は、「CNC 技術の発明以来、工作機械業界における最も有意義な進歩」であり、「21 世紀の新世代の CNC 加工装置」であると考えられています。
国防、航空、航空宇宙、エネルギーなどの基礎産業の大規模設備の開発には、大型で高性能の CNC 工作機械のサポートが必要です。超精密加工技術とマイクロ・ナノ技術は21世紀の戦略技術です。マイクロサイズ、マイクロナノの加工精度に対応した新たな製造プロセスや装置の開発が必要です。
ネットワークリソースの共有を実現するだけでなく、CNC工作機械の遠隔監視、制御、遠隔診断、メンテナンスも実現します。
近年、省エネや環境保護のため、クーラントを使用しない、あるいはクーラントを削減し、ドライ切削やセミドライ切削を実現した工作機械が続々と登場しています。グリーンマニュファクチャリングの一般的な傾向により、省エネで環境に優しいさまざまな工作機械の開発が加速しています。
マルチメディア技術は、コンピュータ、オーディオ、ビデオ、および通信技術を統合し、コンピュータがサウンド、テキスト、画像、およびビデオ情報を包括的に処理できるようにします。統合的かつインテリジェントな情報処理を実現でき、生産現場の設備のリアルタイム監視システムや故障診断、生産プロセスパラメータの監視などに応用されており、高い応用価値を持っています。
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