CNC 機械加工部品を購入するためのガイド HONSCN
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機械加工の分野では、CNC加工の工程方法と工程区分に続いて、工程ルートの主な内容は、これらの加工方法と加工順序を合理的に配置することである。一般的に、機械部品のCNC加工は、切削、熱処理、および表面処理、洗浄、検査などの補助工程から構成される。 これらの工程の順序は、部品の品質、生産効率、コストに直接影響します。したがって、CNC加工ルートを設計する際には、切削、熱処理、補助工程の順序を合理的に配置し、それらの間の接続問題を解決する必要があります。
上記で述べた基本的な手順に加えて、CNC加工ルートを開発する際には、材料の選定、治具の設計、設備の選定といった要素も考慮する必要があります。 材料の選定は部品の最終性能に直接関係し、材料によって切削パラメータの要件が異なります。治具の設計は加工工程における部品の安定性と精度に影響を与えます。設備の選定は、製品の特性に応じて、生産ニーズに適した工作機械の種類を決定する必要があります。
CNC加工工程のルートを設定する前に、何をする必要がありますか？
1. 精密機械部品の加工方法は、表面の特性に応じて決定する必要がある。 様々な加工方法の特性を熟知し、加工の経済性と表面粗さを把握した上で、加工品質、生産効率、経済性を確保できる方法を選択する。
2. 適切な図面位置決め基準を選択し、粗基準と細基準の選択の原則に従って、各工程の位置決め基準を合理的に決定します。
3, 部品の加工工程ルートを開発する際には、部品の分析に基づいて粗加工、中仕上げ加工、仕上げ加工の各段階に分け、工程の集中度と分散度を決定し、表面の加工順序を合理的に配置する必要があります。複雑な部品の場合は、まず複数の案を検討し、比較分析を行った上で最も合理的な加工案を選択することができます。
4. 各工程の加工許容値、工程サイズ、および公差を決定する。
5. 工作機械と作業員、クリップ、数量、切削工具を選定する。 機械設備の選定は、加工品質を確保するだけでなく、経済的かつ合理的であるべきである。大量生産の条件下では、一般的に汎用工作機械と専用治具を用いるべきである。
6. 各主要工程の技術要件と検査方法を決定する。各工程の切削量と時間割り当ては、通常、小規模生産工場では作業員が決定し、加工工程表には一般的に記載されない。しかし、中規模生産工場や大量生産工場では、生産の合理性とリズムのバランスを確保するために、切削量を必ず明記し、恣意的に変更してはならない。
CNC加工工程の配置
最初は粗く、それから細かく
粗加工→中仕上げ加工→仕上げ加工の順に、加工精度は徐々に向上します。粗加工旋盤は、短時間でワークピース表面の加工代の大部分を除去できるため、金属除去率が向上し、加工代の均一性に関する要求を満たします。粗加工後に残った残量が仕上げ要件を満たさない場合は、仕上げ加工のために中仕上げ旋盤を用意する必要があります。仕上げ旋盤では、加工精度を確保するために、部品の輪郭が図面寸法に従って切削されるようにする必要があります。
まず近づき、それから遠くへ
通常、工具に近い部品を先に加工し、次に工具から遠い部品を加工することで、工具の移動距離を短縮し、空転時間を短縮します。旋削加工においては、ブランク材や半製品の剛性を維持し、切削条件を改善することが有効です。
内部と外部の交差の原理
内面（内腔）と外面の両方を加工対象とする部品の場合、加工順序を定める際には、まず内面と外面を粗加工し、次に内面と外面を仕上げ加工する必要があります。加工後の部品の表面（外面または内面）の一部を加工してから、他の表面（内面または外面）を加工してはなりません。
基本第一の原則
仕上げ基準面として用いる面を優先的に加工すべきである。これは、位置決め基準面の精度が高いほど、クランプ誤差が小さくなるためである。例えば、シャフト部品の加工においては、通常、まず中心穴を加工し、次に中心穴を精度基準として外面と端面を加工する。
第１および第２の原則
部品の主加工面と組立ベース面を最初に加工することで、ブランクの主加工面に存在する現代的な欠陥を早期に発見できます。二次加工面は、最終仕上げの前に、主加工面に一定程度重ねて配置することができます。
穴の前の面の原則
ボックスやブラケット部品の平面外形寸法が大きいため、一般的にはまず平面加工を行い、次に穴などの寸法加工を行います。この加工順序は、一方では加工面の位置決めが安定し信頼性が高く、他方では加工面上で穴加工が容易で、穴加工精度を向上させることができ、特に穴あけ加工時には穴の軸がずれにくくなります。
結論
部品の機械加工プロセスを開発する際には、部品の生産タイプに応じて、適切な加工方法、工作機械設備、クランプ測定ツール、素材、および作業員の技術要件を選択する必要があります。
航空宇宙事業の成否は、使用される部品の精度、精密さ、品質に左右されます。そのため、航空宇宙企業は、部品が自社のニーズを完全に満たすよう、高度な製造技術とプロセスを活用しています。3Dプリンティングなどの新しい製造方法が業界で急速に普及する一方で、機械加工などの従来型の製造方法も、航空宇宙用途の部品や製品の製造において重要な役割を果たし続けています。CAMプログラムの改良、用途に特化した工作機械、強化された材料やコーティング、チップ制御や振動減衰の改善などは、航空宇宙企業が重要な航空宇宙部品を製造する方法を大きく変えました。しかし、高度な設備だけでは十分ではありません。製造業者は、航空宇宙産業の材料加工における課題を克服するための専門知識を持たなければなりません。
材料要件
航空宇宙部品の製造には、まず特定の材料要件が求められます。これらの部品は通常、過酷な動作条件に対応するため、高強度、低密度、高い熱安定性、耐腐食性を必要とします。
一般的な航空宇宙材料には以下のようなものがある。
1. 高強度アルミニウム合金
高強度アルミニウム合金は、軽量性、耐食性、加工の容易さから、航空機の構造部品に最適です。例えば、7075アルミニウム合金は、航空宇宙部品の製造に広く使用されています。
2. チタン合金
チタン合金は強度対重量比に優れており、航空機のエンジン部品、機体部品、ネジなどに広く使用されている。
3. 超合金
超合金は高温下でも強度と安定性を維持するため、エンジンノズル、タービンブレード、その他の高温部品に適している。
4. 複合材料
炭素繊維複合材料は、構造物の軽量化、強度向上、腐食抑制に優れた性能を発揮し、航空宇宙部品や宇宙船部品の筐体製造に広く用いられている。
航空宇宙部品加工におけるプロセス特性とは何ですか？
プロセス計画と設計
加工に先立ち、工程計画と設計が必要です。この段階では、部品の設計要件と材料特性に基づいて、全体的な加工計画を決定する必要があります。これには、加工工程の決定、工作機械設備の選定、工具の選定などが含まれます。同時に、切削形状、切削深さ、切削速度などのパラメータを決定するなど、詳細な工程設計を行う必要があります。
材料の準備と切断工程
航空宇宙部品の加工工程では、まず加工材料を準備する必要があります。一般的に、航空機部品に使用される材料には、高強度合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金などがあります。材料の準備が完了したら、切削工程に入ります。
この工程では、CNC工作機械、旋盤、フライス盤などの工作機械の選定に加え、切削工具の選定も行います。切削加工においては、部品の寸法精度と表面品質を確保するため、送り速度、切削速度、切削深さなどの工具パラメータを厳密に制御する必要があります。
精密機械加工プロセス
航空宇宙部品は通常、寸法精度と表面品質に関して非常に高い要求が求められるため、精密機械加工は不可欠な工程です。この段階では、研削加工や放電加工（EDM）などの高精度加工が必要となる場合があります。精密機械加工の目的は、部品の寸法精度と表面仕上げをさらに向上させ、航空分野における信頼性と安定性を確保することです。
熱処理
航空宇宙部品の中には、精密加工後に熱処理が必要となるものがあります。熱処理によって、部品の硬度、強度、耐食性を向上させることができます。これには、部品の具体的な要件に応じて選択される焼入れや焼き戻しなどの熱処理方法が含まれます。
表面コーティング
航空機部品の耐摩耗性および耐腐食性を向上させるためには、通常、表面コーティングが必要となります。コーティング材料としては、超硬合金、セラミックコーティングなどが挙げられます。表面コーティングは、部品の性能を向上させるだけでなく、耐用年数を延ばす効果もあります。
組み立てとテスト
部品の組み立てと検査を行います。この段階では、各部品間の適合精度を確保するため、設計要件に従って部品を組み立てる必要があります。同時に、部品が航空業界の基準を満たしていることを確認するため、寸法検査、表面品質検査、材料組成検査など、厳格な検査を実施する必要があります。
プロセス特性
厳格な品質管理：航空機部品の品質管理要件は非常に厳しく、部品の品質が基準を満たしていることを保証するために、航空機部品の各加工段階で厳格な検査と管理が求められます。
高精度要求：航空宇宙部品には、寸法精度、形状精度、表面品質など、非常に高い精度が求められるのが一般的です。そのため、部品が設計要件を満たすように、加工工程では高精度工作機械や工具を使用する必要があります。
複雑な構造設計：航空機部品は複雑な構造を持つことが多く、複雑な構造の加工ニーズを満たすためには、多軸CNC工作機械などの設備を使用する必要があります。
耐高温性と高強度：航空機部品は通常、高温高圧などの過酷な環境下で使用されるため、耐高温性と高強度を備えた材料を選択し、適切な熱処理工程を実施する必要があります。
総じて、航空宇宙部品の加工は、高度な技術集約型で精密さが要求されるプロセスであり、最終部品の品質と性能が航空業界の厳しい要求を満たすことを保証するために、厳格な作業手順と高度な加工設備が必要となる。
処理上の問題
航空宇宙部品の加工は、主に以下の分野において困難を伴います。
複雑な幾何学
航空宇宙部品は複雑な形状をしていることが多く、設計要件を満たすためには高精度な機械加工が必要となる。
超合金加工
超合金の加工は難しく、これらの硬い材料を扱うには特別な工具と工程が必要となる。
大きな部品
宇宙船の部品は通常非常に大きく、大型のCNC工作機械や特殊な加工装置が必要となる。
品質管理
航空宇宙産業は部品の品質に対して非常に高い要求水準を課しており、すべての部品が基準を満たしていることを保証するために、厳格な品質管理と検査が求められる。
航空宇宙部品の加工においては、精度と信頼性が鍵となります。高品質な航空宇宙部品を製造するには、材料、プロセス、精度、加工上の難しさを深く理解し、精密に制御することが不可欠です。
1. 故障現象：ナイフ交換時にマニピュレータが固着し、ナイフが交換できない。ナイフ交換マニピュレータの位置がずれているため、ナイフが交換される。2. 故障分析と対策
2.1 工具交換原理マシニングセンターは回転式工具マガジンであり、工具交換機構はカム式です。工具交換プロセスは以下のとおりです。(1) m06t01を書き込み、工具交換および工具選択サイクルを開始します。
（2）スピンドルは指定されたスピンドル停止点で停止し、クーラントが停止し、Z軸が工具交換位置（第2基準点）に移動します。（3）ツールを選択します。NCがtコマンドに従ってPLCにコンパイルした後、ツールの選択を開始します。ツールマガジンモーターが回転し、目的のツール番号をツールマガジンのツール交換ポイントまで回転させます。このとき、tコマンドはツールマガジンのツールスリーブ位置であることに注意してください。（4）ツール交換モーターはカム機構をパーキング位置から90度回転させ、有効なツールスリーブ内のツールとスピンドル内のツールを把持します。同時に、カム機構の近接スイッチ状態の変化を検出し、PMC出力からツール緩めコマンドが送信され、ツールマガジンツールスリーブのツール緩めとスピンドルツール緩めソレノイドバルブがオンになり、カムは回転を続け、マニピュレーターを下方に駆動し、ツールハンドルを押し下げて交換の準備をします。図1に示すように。
（5）マニピュレータは工具交換のために180度回転し、カムは上昇を続け、工具をスピンドルに装着し、工具マガジンの工具交換位置にある元のスピンドル上の工具を工具スリーブに装着する。同時に、検出スイッチはPMCに工具締め付け指令を送り、ソレノイドバルブは電力を失い、シャフト工具ハンドルがクランプされ、バタフライスプリングが収縮し、スピンドル工具がクランプされる。（6）マニピュレータに切り替え、90度回転を続け、一連の工具交換動作を完了して停止する。2.2 故障解析
2.1の4番目のステップにツールを交換します。ツール交換マニピュレータが固着し、スピンドルを緩めてブローしましたが、ツールを引き抜くことができません。電源を切り、手動でツール交換モーターを回転させます。ツール交換動作が完了したら、手動でツールをロードおよびアンロードします。動作は正常で、スピンドル締め付けツールの問題は事前に排除されています。ツール交換プロセスを再度実行すると、マニピュレータが固着し、ツールマガジンのマニピュレータの爪が外れます。ツール交換が検出されると、マニピュレータはツールをスピンドルに取り付け、位置がオフセットされます（図2を参照）。
工具を取り外した後、動作は正常であることがわかりました。この原因は、マニピュレータとスピンドル間のオフセット、またはマニピュレータ軸とスピンドル軸の相対的な精度のずれである可能性があります。スピンドルの不正確な位置決めは、工具交換位置のオフセットにもつながります。工具交換動作を段階的に実行し、スピンドルの正確な位置決めを確認し、不正確な位置決めによる不具合を排除します。表によると、ハンド、ナイフスリーブ、スピンドルの機械軸位置と回転中心距離は一致しているため、機械式携帯電話の機械的ジャミングの不具合も解消されます。
最近、この工作機械は主にステンレス鋼などの材料のワークを加工しており、切削量が多く、負荷が大きい。 長時間の再切削で運転したところ、マニピュレータが緩んでおらず、マニピュレータの爪の伸縮動作は柔軟であることがわかりました。 しかし、マニピュレータの調整ブロックが摩耗していることがわかりました。 分解して観察すると、調整ブロックは主にツールハンドルをクランプするために使用されていることがわかりました。 再修理と加工後、もう一度試すと、スピンドル位置でオフセットが消えます。 この故障の主な原因は、図3に示すように、マニピュレータの大きな衝撃と頻繁な工具交換により、クランプ爪が緩んで摩耗することです。