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CNCプログラミングを理解し、学ぶ前に知っておくべき重要な情報

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制御におけるCNCプログラミング

CNCプログラミングを理解したり学んだりする前に、まず習得すべき知識を明確にすべきである。

CNCプログラミングを理解したり学んだりする前に、どのようなスキルや知識を身につけるべきでしょうか?

1.機械的な基礎と金型構造に関する知識を持つことは、機械加工プロセスやプログラムされるコンポーネントへの理解を深める上で有益です。

2.CNCプログラミングには、手動プログラミングと自動プログラミングがある。手動プログラミングでは、コードを直接記述することが多く、数学の基礎と座標方向(X、-X、Y、-Y)の明確な理解が必要となる。この知識は、正確なプログラミングのために非常に重要である。

3.2Dクイックドローイングと3Dデザインを学ぶことは、CNCプログラミングの視覚的側面を理解するのに役立ちますが、必ずしも必須条件ではありません。具体的な目標やプロジェクトによる。

4.機械が好きで、特定の機械ブランド(Sanling、FANUC、Siemens、HASSなど)の性能と操作に興味があると、CNCプログラミングに対する意欲と取り組みが向上する。とはいえ、プログラミングそのものを理解したり習得したりすることは、必須要件ではない。

5.工具速度、送り速度、切り込み深さなどの側面を含め、現場でCNC機械の実際の操作を観察することは、CNCプログラミングのスキルを向上させる貴重な洞察と実践的な知識を提供することができる。

6.熱心な学習、批判的思考、徹底的なメモの取り方、失敗から学ぶことは、CNCプログラミングやあらゆる技術を効果的に学び、習得するために不可欠である。

CNCプログラミングでは、どのようなソフトウェア・ツールを使用するのですか?

ソフトウェア部門ソフトウェア名
コンピューター支援設計(CAD)AutoCAD、SolidWorks、Fusion 360、CATIA、Siemens NX
コンピュータ支援製造(CAM)Mastercam、CAMWorks、PowerMill、GibbsCAM、Edgecam
Gコード・エディターメモ帳++、Visual Studio Code、Gedit、Sublime Text
シミュレーションと検証Vericut、NCSIMUL、CAMotics、MachineWorks
機械制御と通信ファナックCNCガイド、シーメンスシヌメリックオペレート、ハースコントロールシミュレータ、Mach3

CNCプログラミングにおける手動プログラミングと自動プログラミング

前述したように、CNCプログラミングでは、プログラムを作成する方法として、主に手動と自動の2つのアプローチがある。

マニュアル・プログラミング:

手動プログラミングでは、テキストエディタまたは専用ソフトウェアを使用してCNCプログラムコードを直接記述します。プログラマーは、CNCマシンの機能、Gコード言語、マシンコントローラが要求する特定の構文を理解する必要がある。

手作業によるプログラミング・プロセスには、通常、以下のようなものが含まれる:

工具の動き、主軸の回転数、送り速度、その他のパラメータを定義するために、Gコード命令の個々の行を記述すること。

数学的計算と三角法を使用して、部品の形状に基づいてツールパスの正確な座標を計算します。

工具の交換、ワークのセットアップ、工具のオフセットなどを考慮し、正確で効率的な加工作業を行う。

手動プログラミングは、加工プロセスを正確に制御し、コードのカスタマイズや微調整を可能にします。自動プログラミングが適さない、あるいは効率的でない複雑で特殊な加工アプリケーションでよく使用されます。

自動プログラミング:

自動プログラミング、またはコンピュータ支援プログラミング、CAMプログラミングでは、専用のソフトウェアを使用してCNCプログラムを自動的に生成します。このソフトウェアは、部品の形状、工具情報、加工オペレーション、その他のパラメータなどの入力を使用してプログラムコードを生成します。

自動プログラミング・プロセスには通常、以下のものが含まれる:

加工する部品の3DモデルまたはCADファイルをインポートまたは作成します。

CAMソフトウェア内で加工オペレーション、ツーリング、加工パラメーターを定義する。

このソフトウェアは、ツールパス、速度、送り、その他の命令を含むCNCプログラムコードを自動的に生成する。

自動プログラミングには、生産性の向上、プログラミング時間の短縮、加工前のツールパスのシミュレーションと最適化など、いくつかの利点があります。自動プログラミングは、大量生産や繰り返し加工を行う産業で一般的に使用されています。

手動プログラミングにも自動プログラミングにも、それぞれの利点がある。プロジェクト固有の要件、部品の複雑さ、プログラマーの専門知識、その他の要因に基づいて使い分けられる。多くのCNCプログラマーは、最良の結果を得るために、手動プログラミングと自動プログラミングのテクニックを使い分けている。

CNCプログラミングのステップ

マニュアル・プログラミングのワークフロー

1.部品図の分析と工程計画:これは、部品図面を分析し、寸法と技術要件を理解し、加工計画を決定し、作業の順序を決め、必要に応じて固定具を設計し、適切な工具を選択し、ツールパスと切削パラメータを計画することを含む。

2.数学的処理:部品の幾何学的特性に基づいてワーク座標系が確立される。この座標系内で、幾何学的要素の始点と終点、円弧中心、幾何学的要素間の交点または接点を考慮して、工具軌跡が計算される。複雑な形状の場合、サーフェスまたは曲線上の離散点が計算され、これらの点を結ぶ直線または円弧近似が使用されます。

3.部品プログラムリストの作成決定された加工経路と加工パラメータは、CNCシステムのコマンドコードとプログラムセグメントフォーマットに変換される。部品プログラムは、指定されたプログラミング構文と規則に従って、一行ずつ書き込まれる。

4.プログラム入力:以前は、プログラム入力はミシン目の入った紙テープを使って行われていたが、最近のCNCマシンは、通常、キーボードまたはコンピュータインターフェースを使用して、プログラムコードをCNCシステムに入力する。

5.プログラムの検証と最初のテストカット加工前に、作成したプログラムを検証し、テストする必要がある。検証では、ワークピースを切削せずにプログラムを実行することで、機械の動作軌跡をチェックする。CNCマシンにグラフィック表示機能があれば、シミュレーションを使用して工具切削プロセスを視覚化することができる。しかし、加工されたパーツの精度を評価し、切削パラメータと工具経路に必要な調整を行うには、実際のワークピースでの最初のテストカットが極めて重要である。

自動プログラミングのワークフロー

1.CADモデルのインポートまたは作成

最初のステップは、加工するパーツの3DモデルをCAMソフトウェアにインポートすることです。3Dモデルは、CADソフトウェアからインポートすることも、CAMソフトウェア内で直接作成することもできます。

2.機械加工の定義

次に、プログラマーは部品に対して実行する加工オペレーションを定義する。これには、荒加工、仕上げ加工、ドリル加工、輪郭加工、ポケット加工などのオペレーションを指定することが含まれます。各オペレーションには、工具の選択、切削速度と送り、切削深さ、ステップオーバー、許容範囲などの特定のパラメータがあります。

3.ツールパス生成

定義された加工オペレーションに基づき、CAMソフトウェアは、パーツのサーフェス上での工具の動きと加工ストラテジーを表すツールパスを生成します。ツールパスは、工具の形状、工具の向き、衝突回避、最適化アルゴリズムなどの要素を考慮して計算されます。

4.シミュレーションと検証

ツールパスが生成されると、プログラマーはCAMソフトウェア内で加工プロセスをシミュレーションすることができます。このシミュレーションにより、工具の動きを視覚化し、潜在的な衝突やエラーを検出し、ツールパスが最適化され、部品に適していることを確認することができます。

5.後処理

ツールパスが確定し、検証された後、CAMソフトウェアは後処理を行う。これは、ツールパスをCNCマシンが理解できるマシン固有のGコード命令に変換することを含む。ポストプロセッサーは、ターゲットCNCマシンコントローラーの特定の構文とフォーマット要件に合うように、Gコード出力を調整します。

6.CNCマシンへの転送

生成されたGコードプログラムは、直接接続、またはUSBドライブやネットワーク転送などの外部記憶メディアを介してCNCマシンに転送されます。プログラムは機械のコントローラにロードされ、実行の準備が整う。

7.マシンのセットアップと実行

機械は、CNCプログラムを実行する前に、適切なワーク保持具、切削工具、ワークのアライメントをセットアップする。すべての準備が整うと、CNCプログラムが実行され、機械がワークに対してプログラムされた加工を行う。

CNCプログラミングの異なるコード

Gコード(準備コード)

Gコードは、様々な準備機能および操作を定義するために使用されます。これらのコードは、工具の移動、加工モード、座標系、その他のパラメータを指定します。一般的なGコードには、G00(高速位置決め)、G01(直線補間)、G02/G03(円弧補間)、G17/G18/G19(平面選択)、G90/G91(絶対/インクリメンタル位置決め)などがあります。

Mコード(その他のコード)

M-codes are used to control miscellaneous machine functions, such as spindle operation, coolant on/off, tool changes, and machine stops. They vary depending on the machine’s make and model. Examples of M-codes include M03/M04 (spindle on clockwise/counter-clockwise), M05 (spindle stop), M06 (tool change), and M08/M09 (coolant on/off).

Tコード(ツール選択)

Tコードは、加工に使用する工具番号または工具オフセットを指定するために使用します。これらのコードは、ツールマガジンまたはツールホルダー内のどの工具を特定の加工に使用するかを示します。例えば、T01 は工具番号 1 を選択し、T03 は工具番号 3 を選択します。

Sコード(主軸回転数)

S-code は、加工に必要な主軸回転速度を定義するために使用します。Sコードに続く値は、主軸回転数をRPM(毎分回転数)で表します。例えば、S1000 は主軸回転数を 1000 RPM に設定します。

Fコード(送り速度)

Fコードは、プログラムされたツールパスに沿って工具が移動する際の送り速度を指定するために使用します。F コードに続く値は、1 分あたりの単位で送り速度を表します。例えば、F200 は送り速度を毎分 200 単位に設定します。

X、Y、Z、およびその他の軸コード

これらのコードは、異なる軸に沿ったツールの座標と位置を指定します。XコードはX軸に沿った位置、YコードはY軸に沿った位置、ZコードはZ軸に沿った位置を表す。A、B、Cなど、より多くの軸を持つ機械には、追加の軸コードを使用できます。

ドエル・コード

ドエルコードは、特定の場所または時間で機械を一時停止する。ドエル時間は P コードで指定し、ドエル時間を秒単位で表す。例えば、G04 P2 は、マシンを 2 秒間ドエルさせる。

CNCプログラミングで使用される様々なコードの中で、最も一般的に使用されているのがGコードです。Gコードは、機械の動きを定義し、加工プロセスのさまざまな側面を制御するため、CNCプログラミングの基本です。

最後の言葉

CNCプログラミングには、慎重な注意を払うべき数多くの重要な考慮事項が含まれる。機会があれば、CNCプログラミングで注意を要する重要な側面について包括的に論じるために、将来、記事を捧げるつもりである。

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