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NC工作機械の種類とその特徴:NCの基礎知識2

NCの基礎知識

更新日:2019年5月17日(初回投稿)
著者:中国職業能力開発大学校 生産機械システム技術科 能開教授 古城 良祐

前回はNCの定義や制御方式などについて説明しました。今回はNC工作機械の種類と特徴について解説します。NC工作機械には加工対象物や加工方法、加工精度に応じ、多くの種類が存在します。その特徴について、汎用工作機械と比較して解説します。また、NC工作機械の種類および、代表的なNC旋盤、マシニングセンタを取り上げて、構成などについて解説します。

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1. NC工作機械の特徴

工作機械は、汎用工作機械とNC工作機械に大別できます。汎用工作機械は、作業者が各種ハンドルを操作して1つの製品・部品を作り出すものです。操作には技能が必要となります。加工中の音や振動のほか、発生する切りくずの色や形、加工面の状態などをもとに加工条件の適否を判断し、それに対応して加工を行います。一方、NC工作機械は、加工に係わる一連の動作をプログラム(NCプログラム)によって実行する工作機械です。加工を始めると最後まで自動で加工を行うため、プログラムには最適な加工情報を盛り込まなければなりません。

汎用工作機械とNC工作機械の特徴をそれぞれみてみます。

1)汎用工作機械

・単品加工に有利

加工前の段取り作業が少なく、すぐに加工に取り掛かれるため、加工個数が少なければNC工作機械より早く加工ができます。

・加工技術が習得しやすい

加工現象を見ながらの加工となるため、加工条件の変更に応じた現象確認ができ、加工技術が習得しやすくなります。

・加工技能が必要

人の手でハンドルを操作して加工するため、加工形状や精度に応じた技能が必要となります。

・複雑形状の加工は困難

円弧形状の加工など、総形工具や冶具を準備すれば加工できるものもありますが、自由曲面など複雑形状の加工は非常に困難です。

2)NC工作機械

・加工品の均一性に優れる

位置決め精度、繰り返し精度が高いため、加工精度が安定し、寸法や形状測定の回数が軽減できます。また、組み立てが容易になります。逆に精度管理を怠れば、不良品が多発してしまいます。

・加工効率が良い

一度、段取り作業を行ってしまえば、加工をしている時間の割合が高く、効率よく加工が行えます。

・複数台のかけもちが可能

プログラムによる自動運転となるため、ひとりで複数台の加工機を担当できます。

・長時間の無人化運転が可能

工具自動交換装置や自動工作物交換装置などを装備することにより、FMS(Flexible Manufacturing System)やFMC(Flexible Manufacturing Cell)などの構築が可能となります。

・安全性が高い

通常堅固なカバー類により囲まれているため安全性が高くなります。

・設備が高価

周辺設備も必要となることが多く、汎用工作機械より設備が高価になります。

・プログラム作成が必要

加工を行うためにはプログラムの作成が必要となり、作成方法を覚えなければなりません。

以上のように、両者には一長一短がありますので、特徴を十分理解したうえでの使い分けが必要です。

2. NC工作機械の構成

NC工作機械はNC制御盤と機械本体で構成されます。機械本体の構成についてはNC工作機械の種類によりさまざまです。ここでは代表的なNC工作機械であるNC旋盤、マシニングセンタの構成についてみてみます。

NC旋盤の構成は以下のようになっています。

1)主軸台

工作物を回転させる主軸がついている部分で、主軸を回転させるモータと変速機を有します。主軸には通常、工作物を取り付けるチャックがついています。

図1:主軸台

図1:主軸台

代表的なチャックは以下の通りです。

・四つ爪単動チャック(インデペンデントチャック)

工作物を把握するための爪が4つ付いており、それぞれを単独で動かすことができます。そのため、工作物の芯を主軸回転中心に一致させて固定(チャッキング)するには技能が必要です。これを芯出し作業といいます。逆に、主軸回転中心と工作物の芯をずらすことにより、偏芯加工が可能となります。

図2:四つ爪単動チャック

図2:四つ爪単動チャック

・三つ爪スクロールチャック

工作物を把握するための爪が3つ付いており、すべてが連動するため、自動的に芯出しが行えます。NC旋盤で使用される一般的なチャックで、空気圧や油圧を利用して開閉します。

図3:三つ爪スクロールチャック

図3:三つ爪スクロールチャック

・コレットチャック

コレットとは、すり割りの入った穴の空いた部品です。コレットを介して主軸に工作物をとりつけます。コレットの穴径は把握したい工作物の直径にあわせて選択します。把握時の再現性が高く、高精度に芯出しすることができます。

図4:コレットチャックとコレット

図4:コレットチャックとコレット

2)刃物台

工作機械で使用される工具のことを総称してバイトと呼びます。バイトは刃物台に取り付けられます。代表的な刃物台は以下の通りです。

・水平タイプ

汎用工作機械である普通旋盤と同じタイプの刃物台です。水平タイプの刃物台で取り付けができるバイト本数は最大4本までです。

図5:水平タイプの刃物台

図5:水平タイプの刃物台

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

3. NC工作機械の種類

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

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