PCB Blog - cnc マシンとは

ねじ釘、機械部品、自動車、船舶、飛行機、鉄道まで、工場で轟音する工作機械から離れられない。工作機械はワークを製造する機械であり、国の装備製造業の根本である。工作機械業界の技術レベルと製品品質は、国の装備製造業の発展レベルを測定する重要な指標である。cnc マシンはハイエンド工作機械として、「大国重器」部品の生産機械であり、さらにスマート装備の発展の基礎である。NC工作機械の重要性が明らかになった。

一、cnc マシンの構成及び動作原理

1、cnc マシンの組成

cnc マシンは本体部分、CNC制御装置、駆動装置、補助装置、プログラミング及びその他の付属装備などから構成される。

（1）本体：本体はデジタル制御工作機械の本体部分であり、本体、支柱、主軸、送り機構などの機械部品を含み、主に各種切削加工を完成するために用いられる。

（2）数値制御装置：数値制御装置は数値制御工作機械の核心であり、ハードウェア（プリント基板、CRTディスプレイ、キーボード、紙テープリーダなど）及び相応のソフトウェアを含み、デジタル化の加工プログラムを入力し、入力情報の記憶、データの変換、補間演算及び各種制御機能を実現する。

（3）駆動装置：駆動装置はデジタル工作機械の実行機構の駆動部品であり、主軸駆動ユニット、送りユニット主軸モータ及び送りモータなどを含む。駆動装置は、デジタル制御装置の制御の下で電気または電気液体サーボシステムにより主軸と送り駆動を実現する。いくつかの送りが連動すると、位置決め、直線、平面曲線、空間曲線の加工を完了することができます。

（4）補助装置：補助装置とは、冷却、排出屑、潤滑、照明、監視などのデジタル制御工作機械の運転を保証するために、デジタル制御工作機械の必要な一部の補助部品を指す。補助装置は油圧と空気圧装置、排屑装置、交換テーブル、デジタル制御ターンテーブルとデジタル制御インデックスヘッドを含み、刃物及び監視測定装置なども含む。

（5）プログラミング及びその他の付属装備：機外で部品のプログラミング、記憶などを行うために使用することができる。

2、cnc マシンの動作原理

数値制御工作機械の動作過程は一般的に：数値制御装置内のコンピュータは入力装置を通じて数字と文字符号化方式で記録された情報に対して一連の処理を行った後、サーボシステム及びプログラマブルコントローラを通じて工作機械の主軸及び送りなどの実行機構に指示を出して、工作機械本体はフィードバック装置の協力を検出して、これらの指令に従って、工作物の加工に必要な各種の動作、例えば工具の工作物に対する運動軌跡、変位量及び送り速度などに対して自動制御を実現して、それによって工作物の加工を完成する。

数値制御工作機械の動作原理は簡単に要約することができます：コンピュータ制御システムを通じて、加工プログラムを工作機械制御信号に転化して、工作機械を制御して3次元空間内で各種の運動と加工操作を行って、それによってワークに対する加工を実現します。

二、cnc マシンの分類

CNC工作機械の動作原理の中で、最も重要な部分は、プロセス分析によって得られたプロセスフローをCNCシステムが識別できる加工プログラムに編纂することである。CNC制御システムはCNC制御工作機械と通常の工作機械を区別する重要な標識であり、CNC制御工作機械業界の発展の重点でもある。CNC工作機械のブランド仕様は多種多様で、分類方式もそれぞれ異なっており、その中には、大体以下の4種類の分類方式がある。

1、技術用途別分類

cnc マシンの技術用途別には、金属切削類、金属成形類、特殊加工類、測定製図類の4種類がある。金属切削類とは、車、フライス、ヒンジ、ドリル、研削、削りなどの各種切削技術を用いたデジタル制御工作機械を指す。金属成形類とは押出、プレス、プレス、引張などの成形技術を用いたCNC制御工作機械を指し、常用するのはCNC制御プレス、CNC制御曲げ機、CNC制御曲げ機、CNC制御スピンプレスなどである、特殊加工類は主にデジタル制御電気火花線切断機、デジタル制御電気火花成形機、デジタル制御火炎切断機、デジタル制御レーザー加工機などがある、測定、製図類には主に三座測定器、数値制御対刀器、数値制御プロッタなどがある。

2、運動方式による分類

cnc マシンは工具の運動方式によって分類することができます：ポイント制御数値制御工作機械、ポイント直線制御数値制御工作機械、輪郭制御数値制御工作機械。工具の動き方にも対応する3種類があり、1つ目は起点と終点だけを見て、過程を規定しない、第二に、経路と速度を計画し、ある方向を通じてプロセスを制御するが、既定のルートでしか運動できない、第三に、加工要求に応じて、2つ以上の方向を通じて工具の運動経路を制御し、リアルタイムで経路と送り速度を修正する。つまり、ポイント制御は工具またはテーブルの1点から別の点への正確な位置決めのみを制御し、ポイント直線制御はポイント制御に基づいて1つの座標軸を制御することによって決定された速度と軌跡に基づいて工具の運動を制御し、輪郭制御は2つ以上の運動座標の変位と速度を連続的に制御することができる。

3、連動座標軸数による分類

cnc マシンの制御する座標軸は主にX、Y、Zの3つの直線座標軸と、これらの直線座標軸を中心に回転する回転座標軸A、B、C軸である。NC工作機械にとって、連動軸数が多いほど自由度が高くなり、加工能力が高いほど加工可能な部品が複雑になる。そのため、より複雑な加工要求を満たすために、CNC工作機械の発展に伴い、連動軸数も増加しており、CNC工作機械の連動軸数は現在、5軸連動を主としている。理論的には、5軸連動は任意の非閉鎖形状を加工することができますが、工具、シャンク、治具の干渉の問題で、羽根車などの形状には特製工具が必要です。

4、制御方式による分類

cnc マシンの制御方式は開環制御、半閉環制御、閉環制御の3種類があり、ここでの「環」は図2の数値制御工作機械の動作原理に情報フィードバックを含む閉環回路を参照することができる。開ループ制御システムとは、フィードバック装置を持たない制御システムを指す。半閉ループ制御システムは、開ループ制御システムに加えて、サーボ機構に角変位検出装置を備え、移動部材の変位を間接的に検出し、その後デジタル制御装置にフィードバックすることができる。閉ループ制御システムは、工作機械の移動部品の位置に直線位置検出装置を直接取り付けたものである。

三、まとめ

cnc マシンが生産する製品は半導体、新エネルギー、自動車、電子、船舶、金型など国の経済と民生に関わる重要な業界を広くカバーしている。航空宇宙分野では、CNC工作機械の発展も特に重要である。