CNCマシニング・プログラミングとは？詳細な概要

CNC加工プログラミングは、機械が正確な加工を行うための詳細な指示を作成するプロセスである。 CNC加工これらの命令はGコードと呼ばれる言語で書かれている。これらの命令はGコードとして知られる言語で記述され、Gコードはどのように、どの速度で、どの経路に沿って動くかを機械に伝えます。この記事では、CNC加工プログラミングとは何か、どのように機能するのか、方法とコード例について説明します。

CNCプログラミングとは？

CNCプログラミングとは、コンピューターソフトウェアを使って幾何学的な情報をコードや命令に変換し、切削機械の動きをガイドするプロセスである。これらのコードと指示は、切削工具の経路と切削パラメータを正確に制御し、余分な材料を整然と除去してワークピースを希望の形状に成形します。

CNCプログラミングでは、熟練したオペレーターが図面や要求に従って適切な切削工具、切削パラメーター、シーケンスを選択し、専用のソフトウェアを使用して機械が読み取れるコードや命令に変換する。これらのコードはCNCマシンのコントロールパネルに入力され、マシンはあらかじめ読み込まれた指示に従って加工を行う。

CNCプログラミングの仕組み

設計をCNCマシンのプログラムコードに変換するには、複数のステップが必要です。プログラマーは、必要な部品のCADモデルにアクセスし、CAMソフトウェアを使用して変換し、設計要素に基づいてツールパスを構築し、CNCプログラム（Gコード）を作成します。このGコードをCNCマシンに入力した後、プログラマーはサイクルスタートボタンを押して部品の生産を開始する。

さまざまなタイプのプログラミング

CNC加工工程に存在するCNCプログラミングには、手動、CAM、会話の3つのタイプがある。それぞれに特徴的な特性があります。

マニュアルCNCプログラミング

マニュアル・プログラミングとは、プログラマーが豊富な知識を頼りに、コントロール・コンソールにコードや命令を直接入力することである。

会話型CNCプログラミング

会話型プログラミングでは、まるで人と話しているように、自然言語でシステムとコミュニケーションをとることができる。プログラミング・システムはあなたの指示を理解し、対応するコードを生成します。手動プログラミングと同様、単純な形状の部品に適しています。

CAM CNCプログラミング

CAMとは "Computer-aided manufacturing "を意味し、CAMプログラミングはCAD設計をCNCプログラミング言語に変換するCAMソフトウェアを活用する。

3つのプログラミング手法の比較

方法	マニュアル・プログラミング	会話型プログラミング	CAMプログラミング
使いやすさ	難しい。かなりの専門知識と経験が必要。	比較的簡単。自然言語による対話が可能	簡単。多少の学習曲線は必要だが、幅広い機能を提供する
プログラミング速度	遅い。各ステップを手動で入力し、調整する必要がある	より直感的な方法で指示を与えることができるため、マニュアルよりも迅速。	複雑な部品はより速く。
柔軟性	柔軟性が低い	適度な柔軟性	高い柔軟性
精度	ヒューマンエラーを起こしやすい	具体的な指示に従うため、より正確	最も正確
適用性	単純作業	単純作業	単純な部分も複雑な部分もある。

CNCプログラミングコード例

CNCプログラミングコードは、いくつかのタイプに大別できる。これらはCNC加工において独自の役割を果たし、オペレーターは通常、異なるコードを組み合わせて部品を加工する。

Gコード:これらのコードは、直線、円、ヘリカル、およびその他の幾何学的経路の観点から切削工具の動きを制御します。

Fコード:加工中の工具の送り速度を指定します。

Sコード:これらのコードは、表面速度、スピンドル速度、インクリメンタル速度など、スピンドルの速度を制御します。

Tコード:これらのコードは、ツールマガジンから特定のツールを選択するために使用されます。

Mコード:これらのコードは、クーラントのオン/オフ、スピンドルのスタート/ストップ、ツールの交換など、さまざまな補助機能を実行します。

Nコード： これらのコードは、CNCプログラム内のコードの各ブロックを整理し、識別するために使用されるシーケンス番号または行番号を表します。各行またはブロックには通常、特定の動きを制御するコマンドが含まれています。

以下のコードを例にとって説明しよう。

N10 G90 G17 G21	アブソリュート・プログラミング、XYプレーン選択、ミリメートル単位の設定
N20 G00 X0 Y0	原点への高速移動 (X0, Y0)
N30 G43 H1 Z5	工具長オフセットが工具1に適用され、Zが部品より5mm上に移動する。
N40 M03 S1200	原点に戻る高速移動
N50 G01 Z-10 F200	送り速度200mm/minでZ = -10mmまで下降。
N60 G01 X50 Y50	現在の送り速度で X50、Y50 にリニア移動
N70 G02 X100 Y0 I25 J-25	I25、J-25）を中心に時計回りにX100、Y0へ移動する。
N80 G01 X150 Y0	X150、Y0への直線移動
N90 G00 Z5	Z=5mmまで急加速
N100 M05	スピンドルストップ
N110 G00 X0 Y0	原点に戻る高速移動
N120 M30	プログラム終了とリセット

フリーCAMソフト

CNC加工が初めての方、または個人で使用する無料のCAMソフトウェアをお探しの方には、以下のオプションが適しています。

個人向けFusion 360

Fusion 360は、小規模な非商用アプリケーションに適した無料のパーソナルバージョンを提供しています。CADとCAMの機能を組み合わせ、2.5D、3D、多軸加工など、簡単なものから複雑なものまで製造することができます。Fusion 360 Personal Editionは、初心者、愛好家、小規模なスタジオに適しています。

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フリーCAD

FreeCADは、CAM加工機能をサポートするオープンソースの3Dモデリングソフトウェアです。そのパスワークベンチにより、ユーザーはCNC加工作業に適したツールパスを作成することができます。FreeCADの機能は比較的シンプルで、個人や小規模プロジェクトの製造ニーズに適しています。

ダウンロードする https://www.freecad.org/dow nloads.php

超硬クリエイト

Carbide Createは、比較的基本的な機能、直感的なインターフェース、シンプルなワークフローを備えた無料の2Dおよび3D CAMソフトウェアです。小規模なプロジェクトやエントリーレベルのユーザーに最適です。

ダウンロードする https://carbide3d.com/carbidecreate/download/

CNCプログラミング技術向上のヒント

熟練したCNCマシニングプログラマーになるには、プログラミングのスキルと知識を常にアップグレードすることが重要です。

CNCプログラミングコース

無料で受講できる多くのコースを最大限に活用することが有効です。Marc Croninによる "CNC Programming with G Code for Beginners "やLars Christensenによる "Fusion 360 for Beginners "などの人気コースがUdemyやYouTubeなどのプラットフォームで公開されている。これらのコースでは、基本的なGコードの書き方から高度なツールパスの開発まで、無料で学ぶことができます。

技能実習生

CNCプログラミングを学ぶための徹底的なアプローチの一つは、ほとんどの場合、実習を通してである。これらのコースは通常、教室での授業と実習を組み合わせたもので、企業、労働組合、または労使協調組織によって資金提供されることが多い。実習生を探すには、IndeedやLinkedInのような求人検索エンジンが理想的である。また、労働省から見習いプログラムのリストが提供されている。

もっと詳しく

プログラミングを練習するために、実際のプロジェクトや事例をいくつか見つける。簡単な部品から始めて、徐々に難易度を上げていくことができる。練習用にCNCマシンのシミュレータを使用するのも良い選択です。シミュレーターは機械の操作と加工をシミュレートすることができ、実際に機械を使用することなくプログラミングのデバッグを行うことができ、コストとリスクを軽減することができる。練習中、遭遇した問題と解決策を記録する。これらの経験は、今後のプログラミングで同様のミスを避けるのに役立つ。