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NCプログラム:NCの基礎知識3

NCの基礎知識

更新日:2019年6月13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

NC工作機械は、加工に必要な情報を盛り込んだNCプログラムを作成し、そのプログラムを実行することにより自動加工を行います。プログラムの作成方法は、マニュアルプログラミングやCAD/CAMシステムなどのソフトウェアを利用したものがあります。NCプログラムについて解説します。

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1. NCプログラミングの方法

機械図面に描かれた製品・部品をNC工作機械で加工するためには、NCにわかる言葉(NC言語)で、機械動作の情報を細かく正確にNCプログラムの中に入れておくことが必要です。NCプログラムを作成することをNCプログラミングといいます。図1に示すように、NC加工のプログラミング方法は大きく2つに分けることができます。

一つはマニュアルプログラミング方式で、機械図面から加工内容を読みとり、加工工程や使用工具、加工条件、取り付け具などを決定します。そして、電卓などにより、工具の回転数や送り速度などの加工条件をはじめ、工具経路の指示に必要となる座標値などを計算してNCプログラムを作成します。

もう一つは自動プログラミング方式で、ソフトウェアにより自動的にNCプログラムを作成する方式です。3次元加工のように形状が複雑なときや、高度な計算が必要な場合は必要不可欠です。対話型入力機能やCAD/CAMが多く利用されています。

作成したNCプログラムをNC装置に読み込ませるには、テキストファイル化してソフトウェアにより転送、あるいはNC操作盤から直接入力(MDI:Manual Data Inputという)します。

図1:NCプログラミング方法

図1:NCプログラミング方法

2. マニュアルプログラミング

図2は、機械図面から製品が出来上がるまでの流れを示しています。マニュアルでNCプログラムを作成するためには、NC工作機械の仕様をはじめ、加工方法や工具、加工条件に関する知識、加工工程の検討能力などが必要です。また、プログラミング関連では、各種NCコードの意味や指令方法とあわせ、座標系やプログラム構成、最小設定単位などの理解も必要となります。

図2:機械図面から製品加工までの流れ

図2:機械図面から製品加工までの流れ

1)NCプログラム作成時の検討事項

NCプログラムの作成にあたり、加工に必要な情報を機械図面から読み取ります。その情報をもとに、加工方法や加工工程、工具、加工条件などを検討・決定します。決定した事項は図3に示す加工工程表や、図4に示すツールリストなどにまとめ、それをもとにプログラムを作成します。

・図面情報の読み取り
  材質、形状、基準、寸法、精度、表面粗さ、個数など。

・加工方法の検討
  どの工作機械(加工方法)を使用するか?

・加工工程の検討、加工工程表の作成
  図面の要求を満たすため、どのような順序で加工するのか?

・工具選定と加工条件設定、ツールリストの作成
  どの工具(種類・材種)を使うか?加工条件は?

・取り付け方法の検討
  どこを固定するか?取り付け具は何を使うか?

図3:加工工程表(マシニングセンタ)の一例

図3:加工工程表(マシニングセンタ)の一例

図4:ツールリスト(マシニングセンタ)の一例

図4:ツールリスト(マシニングセンタ)の一例

2)座標軸

NC工作機械における座標軸は、図5に示すようにX軸、Y軸、Z軸の3つの直交した直進軸と、それぞれの軸回りにA軸、B軸、C軸の3つの回転軸から成ります。ただし、NC旋盤はX軸、Z軸の2軸、立形マシニングセンタはX軸、Y軸、Z軸の3軸、5軸制御マシニングセンタは直進3軸と回転2軸、というように工作機械のタイプにより駆動する座標軸は異なります。

Z軸:工作機械の主軸と平行にとり、正(+)の向きは工作物から遠ざかる方向になります。

X軸:Z軸に直交する平面内で主に加工作業をする軸をとります。立形マシニングセンタでは左右方向になります。

Y軸:Z軸に直交する平面内でX軸に直交する軸をとります。立形マシニングセンタでは前後方向になります。

図5:NC工作機械の座標軸

図5:NC工作機械の座標軸

座標軸と運動の記号は、JIS-B6310に規定されています。図6のように座標軸の直進3軸は、右手の親指をX軸、人差し指をY軸、中指をZ軸とし、指先の方向が各軸の正(+)の方向と決められています。これを右手直交座標系といいます。

図6:右手直交座標系

図6:右手直交座標系

この規格は、工作物に対する工具の運動をもとにプログラミングができることを目的としており、指先の方向に工具が動けば正方向となります。すなわち、実際には工具が一定の位置で固定され、工作物側が動くような工作機械であっても、プログラムを作成するときは、工作物に対して工具がどちらに動いているかを考えればよいのです。

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. CAD/CAM

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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