一連の円筒コンポーネントを加工する場合、通常は CNC 旋盤が最初に思い浮かぶ工作機械です。これは単純な問題を解決します。つまり、切削工具が材料を除去しながらワークピースを回転させ、正確な丸い形状を作成します。本当の調達リスクは機械そのものではなく、部品の図面、工具、達成可能な公差の間の関係をどれだけ正確に理解しているかにあります。優れた CNC 旋削プロセスは、機械が何ができるかについての現実的な期待から始まります。
CNC旋盤とは何ですか?
CNC 旋盤は、固定切削工具が 2 つ以上の軸に沿って移動して材料を除去しながら、スピンドル上のワークピースを回転させるコンピュータ制御の工作機械です。手動旋盤とは異なり、工具の動きは CAD/CAM プログラムから生成された G コードによって制御されます。これにより、オペレーターのばらつきがなくなり、公差の厳しい部品を繰り返し生産できるようになります。
コアコンポーネントには、スピンドルとチャックを収容する主軸台が含まれます。刃物台をガイドするベッドとキャリッジ。長いワークピースを支える心押し台。コントロール パネルでは、プログラムがロードされ監視されます。一般的な 2 軸加工機では、工具は X 方向と Z 方向に移動できるため、ほとんどの旋削加工には十分です。
CNC 旋盤で実行できる主な操作
CNC 旋盤は、回転部品の幅広い作業を実行できます。これらの機能を理解すると、プロジェクトに単純な旋盤で十分かどうかを判断するのに役立ちます。
- 端面加工と直旋加工：端面を平坦にし、外径を必要な寸法まで小さくします。
- テーパーおよびプロファイル旋削: 調整されたアキシャルおよびラジアル送りを使用して、円錐面または湾曲したプロファイルを作成します。
- ねじ切り: 一定のピッチと深さで雄ねじと雌ねじを切ります。
- 溝入れと突切り: O リング用の溝を機械加工するか、バーから完成部品を切り出します。
- ボーリングと穴あけ: 高い位置精度で内部穴を拡大または作成します。
- ローレット加工: グリップまたは圧入用途向けにテクスチャーのある表面を作成します。
各操作は最終的なジオメトリに影響します。たとえば、ブッシュに内部溝が必要な場合、CNC 旋盤で穴を開け、部品の位置を変更せずに溝入れツールに切り替えることができます。
CNC 旋盤と CNC ターニング センター: 部品にとって何が重要か
CNC ターニング センターは、CNC 旋盤と同列に語られることがよくあります。実際の違いは、複雑な機能を持つ部品にとって重要です。
表 1. 旋削プロセスを選択する前に評価する必要がある一般的な機能の比較。 | アスペクト | CNC旋盤 | CNCターニングセンター |
| 軸構成 | 通常は 2 軸 (X、Z) | ライブツールとC軸を追加 |
| スピンドルオプション | シングルスピンドル | 二次加工用の複数のスピンドル |
| 工具容量 | 旋削工具に限定 | フライス加工、穴あけ、タッピング工具を備えたツールタレット |
| パーツの複雑さ | 円形の対称部品に最適 | 中心を外れた穴、スロット、フライス加工された平面を処理します |
| 部品あたりのコスト | シンプルな生産のため低め | 高いが、オペレーションを統合できる |
部品の外径旋削、ねじ切り、ボーリングのみが必要な場合は、通常、基本的な CNC 旋盤が部品あたりのコストを最も低く抑えます。図面にクロスドリル穴、フライス加工されたスロット、またはバックエンド加工用の 2 次スピンドルが必要な場合は、追加のセットアップが不要なターニング センターがより経済的な選択肢となります。
材料とワークピースの考慮事項
材料の選択は、切削速度、工具の摩耗、表面仕上げに影響を与える最初の決定事項です。 CNC 旋盤はさまざまな金属やプラスチックを処理しますが、各ファミリの動作は異なります。
炭素鋼は機械加工が容易で、構造コンポーネントに優れた強度を提供します。ステンレス鋼は腐食に強いですが、より低い送りとより難しい工具が必要です。銅合金は優れた熱伝導性と電気伝導性を備えており、バルブシートやブッシュによく使用されます。合金構造用鋼は、断面サイズを大きくせずに、より高い引張強度が必要な場合に選択されます。アルミニウムは迅速に加工できるため、軽量アセンブリでは一般的です。 PEEK や PSU などのエンジニアリング プラスチックは、医療および航空宇宙部品に指定されることが増えていますが、熱に弱いため、慎重なパラメーター制御が必要です。
信頼できるメーカーは、材料の変更ごとに推奨される送りと速度を文書化します。この文書は、ロット間の一貫性が重要な場合の監査証跡となります。
精度要件と公差の表記
精度は、旋盤プロジェクトを引用する際に最も誤解されやすい部分かもしれません。通常、図面では IT7 や IT8 などの公差を持った寸法が示されていますが、達成可能な公差は材質、機械の剛性、オペレーターのスキルによっても異なります。実際的なアプローチは、サプライヤーにプログラミングから検査までの変数をどのように制御しているかを尋ねることです。
Ra 1.6 や Ra 0.8 などの表面粗さの値は、機械だけでは達成できません。これらは、適切なインサート形状、送り速度、およびクーラント塗布から生じます。サプライヤーが文書化されたプロセスを提示できる場合 寸法精度 を使用すると、図面の外にあるパーツを受け取るリスクが軽減されます。当社では CMM とプロファイルプロジェクターを使用して重要な寸法を検証しており、当社のプロセス管理は、正確な寸法の確保に関する記事で説明したのと同じ原則に従っています。
産業用ハードウェアへの応用
CNC 旋盤の産業用途は多岐にわたります。自動車分野では、シャフト、ブッシュ、バルブ部品が厳格な品質管理のもとで大量に生産されます。一般機械では、油圧継手、空圧バルブ本体、ポンプシャフトなどの精密な旋削加工が必要となります。医療および航空宇宙産業では、さらに高いレベルの清浄度とトレーサビリティが求められます。
典型的な回転部品の好例は光シャフトです。一貫した外径、円振れ、滑らかな表面が必要ですが、これらはすべて旋盤を適切にセットアップすれば達成可能です。この種のコンポーネントは、ラップトップや小型電子機器で一般的です。
ノートパソコンや小型電子機器用の精密光学シャフト ここに示す光シャフトは、一定の外径と円振れを必要とする用途に適しています。滑らかな表面により摩擦とエネルギー損失が軽減され、高精度と剛性によりコンパクトなアセンブリで高負荷とトルクをサポートします。 製品を見る→ ブッシングも古典的な旋削製品です。スチール製ブッシングは正確な内径と外径を必要とし、多くの場合、軸方向の荷重をサポートするフランジ付きの形状が必要です。油圧シリンダや空圧システムでは、これらの部品はシャフトをガイドし、側面荷重を吸収します。
油圧・空圧システム用フランジ形鋼製ブッシュ このスチール製ブッシュは正確な内径と外径を提供し、多くの場合、軸方向の荷重に耐えるためのフランジが付いています。シリンダーや空圧システムでは、シャフトをガイドし、側面荷重を吸収して確実な動作を実現します。 製品を見る→ バルブ本体は、旋削加工とねじ切りおよびシール面を組み合わせています。たとえば、スチール製のエアフロー制御バルブ本体には、雌ねじ、機械加工されたシート、および O リングの溝が必要な場合があります。 CNC 旋盤は、形状が回転対称の場合、これらの機能を 1 回のクランプ操作で処理します。
ネジ山とシール面を備えたスチール製エアフローコントロールバルブボディ このバルブ本体は、回転とねじ切りおよびシール面を組み合わせたもので、雌ねじ、機械加工されたシート、O リング溝を備えています。 1 回のクランプで加工されるため、流量制御のための正確な形状が保証されます。 製品を見る→ CNC 旋削パートナーの選択
CNC 旋削加工のサプライヤーを選択することは、予測可能なコストで、予定通りに一貫した形状を提供できる能力を確認することとなります。まず、自社の機械群と使用する材料の範囲について尋ねます。次に、プログラムの起動方法、生産中の検査の頻度、および使用する修正フィードバックの種類など、プロセス管理の証拠を探します。
アセンブリに金属シャフトとプラスチック ハウジングの両方が含まれる場合、金属旋削と射出成形の両方を提供するメーカーが役立ちます。これにより、調整する必要があるサプライヤーの数が減り、リソース計画が簡素化されます。長期にわたるプロジェクトの場合は、キャパシティ拡張計画について問い合わせてください。追加の機械に投資するサプライヤーは、生産量が増加しても納期を守ってくれる可能性が高くなります。
