CNC研削は、複雑な部品を製造するための最新技術を目の当たりにしている。 例えば、研究者たちは、超砥粒や立方晶窒化ホウ素のような研削砥石用の新素材や、表面仕上げと研削効果を向上させる表面処理を考案している。
なぜそれが可能になったのか？ここでは、CNC研削の実例を参考資料とともにご紹介します。
- 航空宇宙 スピリット・エアロシステムズ は航空宇宙分野の大手企業である。CNC研削方式で軽量ランディングギアを製造している。
- 自動車： ポルシェ 自動車はCNC研削の大きな恩恵を受けている。彼らは、CNC研削を使用して、車両の要件を満たすためにクランクシャフトとエンジンを製造しています。
- メディカルだ： エキザクテック は有名な医療企業である。同社はCNC研削盤を使って、カスタムメイドの人工関節を製造している。
- 消費者 誰もが知っているアップル社。アップルのような多くのスマートフォンメーカーは、スマートフォンのカメラレンズの製造にCNC研削を使用している。
要点
- CNC研削とは？
- CNC研削の仕組み
- CNC研削の利点は？
- CNC研削の用途
- CNC研削盤を選択する際に考慮すべき要素とは？
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CNC研削とは？
CNCと研削は、別々ではあるが関連する2つの技術である。どちらもCNC研削には欠かせません。
両者の関係はこうだ：
研磨
- 研削は機械加工法のひとつである。回転する砥石にワークを送り込み、材料を除去する。
- 研削加工は、所望の形状、表面仕上げ、必要な公差を達成すべき部品に最も適している。
CNC
- CNCとはコンピュータ数値制御のこと。CNCは製造業において、砂型工作機械の動きを制御するために大いに役立っている。
- CNC研削盤では、砥石、工作物、その他の部品の動きは、CNCシステムからの信号によって制御される。
研削工程にCNCを組み合わせることで、精度、正確さ、再現性、生産効率が向上した。そのため、今日、多くの産業がCNC研削に依存しています。
例えば、こうだ、 ゼネラルモーターズ は、CNC研削盤を使用して高性能マシン用のクランクシャフトを製造している。
CNC研削の定義
CNC研削は、研削砥石を使用した切削加工プロセスであり、加工物を正確な寸法に仕上げることができる。これらの作業は、コンピュータ数値システムの制御の下、コンピュータプログラム命令によって制御される。
異なる材料のCNC研削
これはCNC研削の最も一般的な用途で、砥石は上から垂直に送られる。金属は、砥石上で良好な加工性を発揮する。
よく使われる金属は以下の通り：
軟質金属（アルミニウム、真鍮）： 研削の難易度が低く、短時間で手頃な料金を実現。バリを必要とせず、均一な表面粗さと平坦度を必要とする複雑な部品製造に最適です。
スチール： 砥石は硬いため、より高いレベルの砥粒が必要です。また、使用する鋼材の種類によって、コストが上がったり、時間がかかったりすることもあります。例えば、ステンレス鋼は他の鋼鉄よりもコストがかかる場合があります。
硬質合金（インコネル、チタン）： 硬度が高く熱に強いため、研削加工が非常に難しい。そのため、追加コストがかかり、従来の工程よりも時間がかかり、専用の砥石が必要になることもあります。
CNCスチール研磨：
金属研削のサブカテゴリとして、スチール研削は、独自の考慮事項があります：金属研削のサブカテゴリとして、スチール研削は、独自の考慮事項があります：
鋼の種類：軟鋼は、高炭素鋼やステンレス鋼に比べて炭素含有量が少ないため、研削に適している。
希望する仕上げ：もうひとつの問題は、スチールに鏡面仕上げを施すには研磨などの工程が必要になることだ。
CNCアルミニウム研磨：
この柔らかさは高速研削に適しており、滑らかな表面は容易に得られる。
これは硬い金属とは対照的で、加工が可能な分、より経済的で時間もかからないことを意味する。
用途としては、航空宇宙、自動車、電子消費者向けなどがある。
CNCプラスチック研磨：
金属研削ほど普及していないが、CNC研削は特定の種類のプラスチックに使用できる。
考慮すべき点は以下の通り：
プラスチックタイプ： 使用される化学薬品の種類によっては、より柔軟なものもある。例えば、アクリル樹脂を研磨する場合、硬い樹脂を研磨する場合よりも作業ははるかに簡単で、場合によっては特殊な砥石や技術を必要とすることもある。
熱に弱い： プラスチック材料の中には熱に弱いものがあり、研削システムから発生する熱にさらされると、溶けたり反ったりしてしまう。このような問題を最小限に抑えるには、クーラントの種類と研削パラメータを厳密に指定する必要があります。
ご希望の仕上がり:より高い光沢面を得るためには、さらなる研磨工程が必要な場合があります。
CNC研削の仕組み
CNC研削は、その精度の高さでよく知られた方法である。このプロセスには、装置だけでなくオペレーターも関与しています。最も単純な部品から、この作業を可能にする複雑な部品まで、CNC研削の仕組みを見てみましょう。
- 砥石の選択： Selecting the proper abrasive wheel based on the workpiece’s fabric, the grinding form, and the desired finish is critical.
- マシンをセットする： 研削作業を計算するために、砥石速度と送り速度を調整して研削盤を設定する必要があります。
- 工作物を取り付ける： ワークの取り付けは重要なステップです。工作物を慎重に機械に取り付けてください。また、ワークと砥石の位置が正しく合っていることも確認してください。
- 研磨作業： ここで砥石の出番である。砥石は、ワークピースから材料を制御された方法で除去し、所望の形状と表面仕上げを実現します。
- クーラントアプリケーション： 熱はワークピースを傷つけ、その完全性を損なう可能性があるため、研削作業中はクーラントを注意深く観察してください。
- プロセスを終える： 研磨工程の後、最終製品の精度と仕上がりを確認する。必要であれば、結果を完璧にするために追加作業を行う。
CNC研削の利点
他の伝統的な研削方法と比較して、CNC研削は、次のような多くの利点を提供します：
- 正確さ： CNC研削は、旧来の伝統的な研削方法よりも高い精度を提供します。CNC研削は、精密部品を必要とする産業にとって最良の選択肢となっています。
- 卓越した表面特性： CNCスピニング加工の主な利点の一つは、それが達成することができる信じられないほどの表面の質感です。正確かつ制御されたCNC研削は、非常に滑らかで均一な製品を生み出します。
- 汎用性がある： CNC研削盤は万能です。大きなワーク、形状、材料を扱うことができる。
- 再現性： CNC研削盤は、一度特定の作業用にプログラムされると、その作業を何度も正確に実行することができます。これは、精度が重要な大量生産において特に有効です。
- 効率が良い： CNC研削は、多くの場合、手動研削システムよりも速く仕事を完了することができます。
- 廃棄物の削減： CNC研削盤は、その精度と正確さによって無駄を省くことができる。
CNC研削の用途
CNC研削は2024年までに製造業に革命を起こし続ける。CNC研削は様々な産業において効率性を提供します。ここでは、効果が実証された確かなプログラムをご紹介します。
航空宇宙・防衛：（タービンブレード、着陸装置）
CNC研削は、タービンブレードやランディングギアなど、燃料効率に不可欠な小型航空機部品の省エネ設計で最もよく知られている。
のリリースを発表した。 2024年のGrindingHub研削技術に関する初の見本市であるこの展示会では、エアバスのような企業が次世代航空機部品にCNC研削をどのように使用しているかが紹介された。
自動車用（クランクシャフト、カムシャフト）
電気自動車（EV）用デバイスは、効率と航続距離を確保するために、精密でユニークな表面設計を必要とする。
の2024年市場調査報告書である。 グランド・ビュー・リサーチ 電気自動車の台頭により、EV産業におけるCNC研削盤の需要が大幅に増加すると予測。
のような企業がある。 テスラ は、高性能クランクシャフトとカムシャフトにCNC研削を使用することがある。
医療機器（臓器置換、外科用機器）
CNC研削は、人工関節や手術器具などの医療分野で重要な用途がある。
CNC研削と3Dプリンティングやスキャニング技術を組み合わせることで、製造業者は次のようなものを作ることができる。 パーソナライズド・インプラント 患者固有の解剖学的構造に完璧に適合する。 これにより、フィット感、快適性、機動性を実現している。
CNC研削と従来の研削の比較表：
| 特徴 | CNC研削 | 伝統的な研磨 |
| プロセス制御 | コンピュータ制御、精密、再現性 | 手動、熟練したオペレーターが必要 |
| 精度 | 高い精度と厳しい公差 | 精度はオペレーターの技量による |
| スピード | 複雑な形状や大量生産により高速化 | 特に複雑な形状では遅い |
| 複雑さ | 複雑な形状と形状を扱うことができる | シンプルな形状に限定 |
| セットアップ時間 | 自動化によるセットアップの迅速化 | セットアップが遅く、手動調整が必要 |
| 人件費 | 自動化による人件費の削減 | 熟練オペレーターが必要なため、人件費が高くなる |
| 廃棄物 | 精密な制御により材料の無駄が少ない | オペレーターによるミスの可能性があるため、材料の無駄が増える。 |
| アプリケーション | 大量生産、精密部品、複雑な形状に最適 | シンプルな部品、少量生産、限られた予算での生産に適しています。 |
CNC研削のコストと納期
注： これはおおよその価格です。実際の価格については、最寄りのCNC加工会社にお問い合わせください。
| 複雑さ | 素材 | 1個あたりの見積もりコスト（米ドル） | 予想納期 |
| シンプル（平面） | ソフトメタル（アルミニウム） | $5 – $20 | 1～3日 |
| 中程度（いくつかの特徴を持つ円筒形） | スチール | $20 – $50 | 3～5日 |
| 複雑（複数のフィーチャー、厳しい公差） | 硬質合金（インコネル、チタンなど） | $100+ | 5～7日以上 |
| 中程度 | プラスチック | $15 – $40 | 2～4日 |
| シンプル | 広葉樹 | $10 – $25 | 1-2日 |
CNC研削盤の種類とは？
CNC研削盤は、コンピュータの数字を使って、ワークステーションから砥石で正確に材料を取り除きます。ここでは、最も広く使用されているいくつかのタイプの内訳と、その利点と欠点について説明します：
CNC平面研削盤
長所
- 万能だ： 異なる素材やサイズを扱い、より平らなオブジェクトを作成する。
- 高精度： 優れた寸法公差と高い仕上がりが得られます。
- 様々な研削オプションは、外周、フェース、および角度です。 さまざまな用途のために。
短所
- 平面に限る： 複雑な形状の研削には適さない。
- ワークサイズの制限： 非常に大きなもの、重いものには対応できない。
- 他のあくび方法と比べると、あくびが出るのが遅い。
CNC円筒研削盤
長所
- 円筒ワーク研削用： シャフト、ロッド、ロールに最適。
- 正確な直径と真円度を達成する高精度。
- 内側と外側の研磨能力： 円筒ワークの内径研削と外径研削の両方に対応。
短所
- 円筒形に限る： 平らな物体や複雑な形状の研削には適さない。
- 特定の研削アプリケーション用に構成するのは難しい。
- 内側と外側の両方を研磨するには、いくつかのレイアウトが必要だ。
CNC遠心スピナー
長所
- 高速で効率的な材料除去 大規模生産に適している。
- シャフトやピンのような単純な形状の研削に費用対効果が高い。
- 連続運転には自動装填オプションが利用できる。
短所
- ワークステーションのサイズと形状に制限がある： スド、円筒形の操作に最適。
- 他の研削方法よりも精度が低い。 重要な公差。
- さまざまな規模のワークショップには、専用の設備が必要だ。
主要CNC研削盤メーカー
主要なCNC研削盤メーカーは多くの国に広がっており、それぞれが特定の分野に強みを持っている。ここでは主要プレーヤーをいくつか紹介する：
シュヴァリエ
シュバリエはCNC研削盤製造の大手企業で、特にCNC平面研削盤に力を入れている。同社は研削盤も提供しているが、専門は平面研削のようだ。
- 平面研削に重点を置く： 表面研磨に専念しているということは、高精度と良好な仕上がりを達成するための専門知識を持っているということです。平坦性と高耐性のために最適化された材料で、さまざまな研磨面を提供することができる。
- 競争力のある価格設定： シュバリエは、同様の機能を持つ他のメーカーと比較して、競争力のある価格を提供している。これは、借金に満足していない顧客にとって魅力的な選択肢となりうる。
- モデルとマシン シュバリエは、様々な容量と能力を持つ研削盤を提供しています：
- FSG-ADIVシリーズ。
ウォルター
ウォルターは、工具を研ぐことに特化したCNC研削盤のメーカーです。
フォーカス： WALTERは主に工具と切削加工用のCNC研削盤に重点を置いています。ウォルターの機械は複雑な工具形状に対応できます。同社の機械は、以下のような様々な工具材料に適しています：
- HSS（高速度鋼）
- カーバイド
- PCD（多結晶ダイヤモンド）
モデルとマシン WALTER CNCは、様々なニーズに対応するため、様々なオプションを備えた工具切削加工機を提供しています：
- ヘリトロニック・パワー400
- ヘリトロニック・ビジョン400 L
- ヘリトロニック・マイクロ
スチューダー
STUDERは高精度円筒研削盤の人気メーカーです。独自の品質と高度な技術で知られています。同社は、様々な産業の要求を満たすために、そのサービスを捧げています。STUDERが提供するサービスの内訳は以下の通りです：
フォーカス： 同社の主な製品はCNC円筒研削盤である。これらの機械は、工作物の外側と内側のカーブを正確に研削し、独特の表面を仕上げるために特別に設計されています。
モデルとマシン STUDERは、以下のような様々なニーズに応えるCNC円筒研削盤を提供しています：
- ユニバーサル円筒吸盤
- 高速圧延機
- クランクシャフト研削盤
- 非円形フライス盤
ケレンベルガー
ケレンベルガー社は、高品質・高生産性の万能CNC研削盤で有名なスイスのメーカーです。 これらの研削盤は、その多用途性と柔軟性から非常に人気があります。
フォーカス： ケレンベルガー社は万能CNC研削盤を専門としています。これらの機械は様々な研削作業に対応できるように設計されており、様々な材料を必要とするショップに柔軟性を提供します。
モデルとマシン ケレンベルガー社は、様々な作業やニーズに対応する様々な研削盤を提供しています：
- ブーレプロ200
- ケレンバーガー10
- ヴマール 30
- ハウザー2000
CNC研削盤を選択する際に考慮すべき要素
CNCグラインダーは、強力な精密材料除去機械です。 適切なものを選択するには、多くの要因が生産性、効率性、製品の全体的な成功に大きく影響するため、慎重な検討が必要です。ここでは、CNC研削盤を選択する前に、これらの要因を計量することが重要である理由を説明します：
必要な研削の種類
主な研削作業を選択する。タスクには、平面研削、円筒研削、内面研削、工具研削があります。
ワークサイズと材質
ワークピースのサイズと材質を慎重に検討してください。機械が異なれば能力も異なり、特定の用途に適していることもある。
要求される精度と表面仕上げ
部品に要求される精度と表面仕上げのレベルを指定してください。一般的に精度が高いほど、より高度な機械が必要になります。
生産量と予算
定期的に研削する部品の数を計算します。効率的な環境は、より速く、より迅速な自動化の恩恵を受けることができます。
結論
結論として、CNC研削は様々な産業における高精度部品の製造と成形に不可欠である。これらの高度な機械は、航空宇宙、自動車、医療機器部品にとって重要な、優れた仕上げと厳しい公差を提供します。 自動化が進み、より複雑な形状への需要が高まる中、CNC研削は進化を続け、競争の激しい環境で効率と精度を確保しています。