CNCルーターの説明：定義と仕組み

1980年代、Shopbotのような先駆的な企業によって導入されたCNCルーターは、主に木材やプラスチックのような非金属材料の切断に使用される。今では多くの産業で部品の加工に使用されている。この記事では、CNCルーターとは何か、どのように機能するのか、切断できる材料、展望などについて説明する。

CNCルーターとは？

CNCルーターは、コンピュータープログラムとコードによって制御され、フライス加工、穴あけ、彫刻、ルーティングに使用される機械である。CNCルーターは、主に木材を切断するために使用されていましたが、現在ではプラスチック、発泡体、ガラス、軟質金属などを彫刻および切断するために拡大しています。

CNCルーティングとCNCマシニングの比較

との主な違い CNC加工 とCNCルーティングは、材料能力と切削力である。 CNCマシニングは一般的に、CNCミルやCNC旋盤のような、より頑丈な機械を指す。CNCミルは、より硬い金属を切削するために設計されており、速度が遅く、切削力が高い。しかし、CNCルーターは、主に木材、プラスチック、アルミニウムや銅のようないくつかの柔らかい金属のような柔らかい材料を切断するために使用されます。CNCルーターは速度が速く、切削力が弱い。下の表はその違いを示しています：

卓上CNCルーター

デスクCNCルーターは、従来のCNCルーターをより小型化したものである。大型のCNCルーターと基本的な機能は同じだが、小規模で、主にプラスチック、木材、軟質金属などの軽い素材に対応する。プロトタイピング、趣味、または予算とスペースが限られている小規模な生産に最適です。

CNCルーターの仕組み

CNCルーターを使って材料を加工するには、以下の手順に従ってください：

まず、CAD（コンピューター支援設計）ソフトウェアを使用して、切削したいデザインを作成します。デザインができたら、機械に付属しているツールパス・プログラムに切り替えて、切削指示を作成します。これらの指示は、切断工程でマシンをガイドする。次に、材料をカッティング・ベッドに固定し、作業中にしっかりと固定されるようにする。その後、正しいビットを取り付ける。CNCルータービットには様々な種類があります。最後に、ルーティング・プロセスを開始する。プログラムされた指示に従ってスピンドルが動き、3軸（X、Y、Z）に沿って切削し、設計を実行する。精度を上げるために必要な調整を行うため、プロセスをモニターしていることを確認してください。

CNCルーターの主要コンポーネント

CNCルーターは、カッティングベッド、スピンドル、ドライブシステム、コントローラーの4つの主要コンポーネントで構成されている。

ベッド とは、加工する材料を固定する平らで滑らかな面のことである。切断する材料をベッドに載せ、クランプやネジ、接着剤などを使って固定する。

スピンドル は回転し、機械の平らな表面を越えて伸びる刃である。カッティングを行う機械の部品である。様々な速度で切削工具を回転させ、切削を行う。

駆動方式 CNCルーティングマシンが切削中に3軸（x、y、x、Zの3軸）で移動できるようにするためのコンポーネントで構成されています。単一のユニットである駆動システムは、通常、モーターのベアリングと移動するためのメカニズム（ラックとピニオンのセットアップのような）を含んでいます。

コントローラー が駆動システムを制御する。材料を切断する計画がある場合、ポストプロセッサーを使用してファイルを幾何学コード（Gコード）の形式に変換し、コントローラにロードします。その後、コントローラはGコードを使用してドライブシステムを制御し、材料の切断を実行します。

カット可能な素材

CNCルーターは様々な材料を加工することができる。ここでは、CNCルーターで加工できる一般的な材料を紹介します：

木だ： CNCルーターは、さまざまな種類の木材の切断に適している。パイン、シダー、スプルースなどの針葉樹、オーク、メープル、ウォールナット、チェリーなどの広葉樹、ポリウッドや中密度ファイバーボードなどのその他。

プラスチック： CNCルーターは、多くの種類のプラスチックを切断するのに有効である。透明、着色、つや消しのアクリル、PC、PVC、ABSM HDPEなどがある。

泡： 発泡体も、ポリスチレンやEVA発泡体など、カットできる素材のひとつだ。

ソフトメタル： CNCルーターは通常、金属の切削には使用されませんが、適切な工具を使用すれば、アルミニウムや真鍮などの柔らかい金属を扱うことができます。

CNCルーターの未来

将来、CNCルーターマシンは、高性能、多機能、カスタマイズ、インテリジェンス、グリーン化に向けて発展していくに違いない。

高性能： CNCルータを開発してきた当社は、切削速度、生産効率、信頼性において、より高精度な加工を追求してきた。やがてCNCルータは、デジタルシミュレーションと最適化を駆使した機械構造、高度な制御システム、効率的な数学的アルゴリズムのさらなる最適化により、複雑な曲面や曲線の高速・高精度・高速直接補間、動的応答性の高いサーボ制御を実現する。高度な剛性と静的設計の熱安定性制御オンライン動的補償やその他の技術は、精度と信頼性を大幅に向上させます。

多機能： 様々な切削加工の組み合わせから、複数の技法を駆使した成形、CNCルーターとロボットの「マシン・マシン」融合・連携が進み、進化している。従来の「CAD-CAM-CNC」という一連の工程から、3Dソリッドモデルをベースとした「CAD+CAM+CNCの統合」というワンステップ加工の方向性が進化し、「マシン-マシン」の相互接続で構成される網を「マン-マシン-モノ」の相互接続の方向性へと拡張し、クラウドコンピューティングやエッジコンピューティングがサポートするビッグデータ処理を処理する。

インテリジェントだ： センサーや標準的な通信インターフェースを使用することで、工作機械の状態や加工プロセスの信号や情報が検出・収集されます。加工プロセスは、変換、モデル分析、データマイニングのプロセスによって教えられます。最適な意思決定を支援する情報とガイドラインが作成され、工作機械とプロセスの制御が可能になります。プロセスの監視、予測、制御、モニタリングは、高品質、効果的、柔軟、適応性のある加工という要求に沿ったものである。「知覚、相互接続、学習、意思決定、自己適応」が、CNCマシンインテリジェンスを構成する主要な能力となる。産業用IoTデジタルツインにおける膨大なデータの処理、クラウドコンピューティング/エッジ処理、ディープラーニングなどは、自動化された機械プログラムの将来の発展に役立つだろう。技術の進歩と発展。

緑化： このテクノロジーは、将来の持続可能な開発の要件を指向している。グリーン・デザイン、軽量構造、エネルギー効率に優れた環境的に持続可能な製造、エネルギー効率の向上、シンプルな切断技術、快適なヒューマン・マシン・インターフェース、そして製品のライフサイクル全体を通じたグリーン・サービスが含まれる。