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操作の自動旋盤加工技術開発モード

CNC旋盤
旋盤が直面して退屈な、ターニング行うために主に設計された工作機械は、非常に少ない回転が工作機械の他の種類の上で行われ、そしてどれも同じ施設でそれを行うことはできません。 旋盤でも穴あけとリーミングを行うことができるため、その汎用性により、ワークピースの単一のセットアップで複数の操作を行うことができます。 これにより、様々な種類の複数旋盤は、他の工作機械に比べ製造に使用されます。

旋盤の重要なコンポーネントは、ベッド、主軸台アセンブリ、心押し台アセンブリ、およびリードクルーと送り棒です。ベッドは旋盤のバックボーンです。 通常、十分に正規化された、またはエージングされたグレーまたはノジュラー鋳鉄で作られており、他のすべての基本的なコンポーネントが取り付けられる重い剛性フレームを提供します。 ベッドには、通常は上側に、内側と外側の2組の平行な縦方向のウェイが含まれています。一部のメーカーは4つの方法すべてに逆V字型を使用していますが、他のメーカーは1つまたは両方のセットで1つのInvertedVと1つのフラットな方法を使用しています。 ほとんどの最新の旋盤では、摩耗や摩耗に耐えるように表面が硬化されていますが、旋盤を操作する際には、経路が損傷しないように注意する必要があります。 それらの不正確さは通常、旋盤全体の精度が破壊されることを意味します。

主軸台は、通常は機械の左端にある内部チャネル上の位置に取り付けられます。基本的に、正確なベアリングに取り付けられた中空のスピンドルと、トラックのトランスミッションに似た一連のトランスミッションギアで構成され、これらを介してスピンドルをさまざまな速度で回転させることができます。 ほとんどの旋盤は、通常は幾何学的な比率で8〜12の速度を提供し、現代の旋盤では、2〜4つのレバーを動かすだけですべての速度を得ることができます。 増加傾向にあるのは、電気的または機械的駆動により連続可変速度範囲を提供することです。

旋盤の精度はスピンドルに大きく依存するため、重い構造であり、通常はプリロードされたテーパローラーまたはボールタイプの重いベアリングに取り付けられています。 スピンドルには長さ方向に伸びる穴があり、そこから長い棒材を送ることができます。 材料を主軸に送り込む必要がある場合に加工できる棒材の最大サイズのサイズ。旋盤



アセンブリは、本質的に3つの部分で構成されています。 下側のキャスティングは、ベッドの内側の通路に適合し、その上で縦方向にスライドでき、アセンブリ全体を任意の所望の場所にクランプする手段を備えています。上部キャスティングは下部キャスティングに適合し、あるタイプのキー付き方法でその上を横方向に移動して、テールストッククイルであるアセンブリ28の位置合わせを可能にします。これは、通常直径約51〜76 mm(2〜3インチ)の中空スチールシリンダーで、ハンドホイールとネジを使用して上部鋳造物に数インチ前後で移動できます。

旋盤のサイズは二次元で示されています。 最初はスイングとして知られています。 これは、旋盤で回転できるワークの最大直径です。 これは、旋盤の中心とウェイ上の最も近い点を結ぶ線の間の距離の約2倍です。2番目のサイズの次元は、中心間の最大距離です。 中心間距離は、中心間で実装することができるワークの最大長さを示しているスイングは、このように、旋盤に回転できる最大ワークピースの直径を示しています。

エンジン旋盤は汎用性があり非常に便利ですが、ツールの交換や設定、ワークピースの測定に時間がかかるため、量産には適していません。 多くの場合、実際のチップ生産タインは総サイクル時間の30%未満です。 さらに、すべての作業に熟練した機械工が必要であり、そのような人は費用がかかり、しばしば不足しています。 ただし、オペレーターの時間の大部分は、単純で反復的な調整と、チップの製造を見ることで費やされます。 結果として、必要な熟練労働者の量を削減または排除するために、タレット旋盤、ねじ機械、および他のタイプの半自動および自動旋盤が高度に開発され、製造で広く使用されています。

高度な製造技術の分野で最も基本的な概念の1つは、数値制御(NC)です。 NCの登場以前は、すべての工作機械は手動で操作および制御されていました。 手動制御工作機械に関連する多くの制限の中で、おそらくオペレータのスキルの制限ほど顕著なものはありません。 手動制御では、製品の品質はオペレーターのスキルに直接関連し、制限されます。 数値制御は、工作機械の人間による制御から離れた最初の主要なステップです。

数値制御とは、事前に記録され、書かれたシンボリック命令を使用して、工作機械やその他の製造システムを制御することです。 NC技術者は、工作機械を操作するのではなく、工作機械に操作指示を出すプログラムを作成します。 工作機械を数値制御するためには、プログラムされた命令を受け入れ、デコードするためのリーダーと呼ばれるデバイスと接続する必要があります。

 

数値制御は、人間のオペレーターの制限を克服するために開発されました。 数値制御機械は、手動で操作する機械よりも正確であり、部品をより均一に生産でき、より高速で、長期的なツーリングコストが低くなります。 NCの開発により、放電加工、レーザー切断、電子ビーム溶接など、製造技術における他のいくつかのイノベーションが開発されました。

数値制御により、工作機械は手動操作の前任者よりも汎用性が高まりました。 NC工作機械は、さまざまな部品や複雑な加工プロセスを含む幅広い部品を自動的に生成できます。 数値制御により、製造業者は、手動で制御された機械の通行料とプロセスを使用して、経済的な観点からは実現できなかった製品の生産を行うことができました。

 

非常に多くの先進技術と同様に、NCはマサチューセッツ工科大学の研究所で生まれました。 NCの概念は、1950年代初頭に米国空軍によって資金提供されて開発されました。 NCマシンは、初期の段階で、効率的かつ効果的にストレートカットを行うことができました。

ただし、カーブを作成するには一連の水平および垂直ステップを実行するように工作機械をプログラムする必要があるため、カーブしたパスは問題でした。 ステップを構成する直線が短いほど、曲線は滑らかになります。ステップの各線分を計算する必要がありました。

この問題により、1959年に自動プログラムツール(APT)言語が開発されました。 これは、英語に類似したステートメントを使用して部品の形状を定義し、切削工具の構成を記述し、必要な動作を指定するNC用の特別なプログラミング言語です。

APT言語の開発は、現在使用されているものからさらに発展するための大きな一歩でした。 マシンには配線回路が組み込まれていました。 指導プログラムはパンチされた紙に書かれていたが、それは後に磁気プラスチックテープに置き換えられた。 テープリーダーを使用して、マシンのテープに書き込まれた命令を解釈しました。 一緒に、これらすべてが工作機械の制御における大きな前進を表しました。 ただし、NCの開発のこの時点では、NCにいくつかの問題がありました。

主な問題は、パンチされた紙テープ媒体の脆弱性でした。プログラムされた命令を含む紙テープは、機械加工プロセス中に壊れたり裂けたりするのが一般的でした。 この問題は、工作機械で部品が連続して製造されるたびに、プログラムされた命令を含む紙テープをリーダーで再実行しなければならないという事実によって悪化しました。 所定の部品のコピーを100枚作成する必要がある場合は、リーダー100の別々のタインに紙テープを通す必要もありました。 壊れやすい紙テープは、現場の厳しい環境やこの種の繰り返し使用に耐えることができませんでした。

これにより、特殊な磁気プラスチックテープが開発されました。 紙はプログラムされた指示をテープに開けられた一連の穴として運んでいましたが、プラスチックテープは一連の磁気ドットとして指示を運んでいました。 プラスチックテープは紙テープよりもはるかに強く、頻繁な裂けと破損の問題を解決しました。 ただし、まだ2つの問題が残っていました。

これらの最も重要なことは、テープに入力された指示を変更することが困難または不可能であることでした。 命令のプログラムで最も小さな調整でさえ行うには、加工作業を中断して新しいテープを作成する必要がありました。 また、生産する部品の数だけテープをリーダーに通す必要がありましたが、幸いなことにコンピューター技術が現実のものとなり、すぐにパンチ紙やプラスチックテープに関連するNCの問題を解決しました。

直接数値制御(DNC)として知られる概念の開発は、プログラムされた命令を運ぶための媒体としてのテープを単に排除することにより、数値制御に関連する紙およびプラスチックテープの問題を解決しました。 直接数値制御では、工作機械はデータ伝送リンクを介してホストコンピューターに結び付けられます。 工作機械を操作するためのプログラムはホストコンピューターに保存され、データ伝送リンクを介して必要な工作機械に供給されます。 直接数値制御は、パンチテープとプラスチックテープを超える大きな前進を表しました。 ただし、ホストコンピューターに依存するすべてのテクノロジと同じ制限が適用されます。 ホストコンピューターがダウンすると、工作機械もダウンタイムを経験します。 この問題は、コンピューター数値制御の開発につながりました。

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