教科書42 数値制御工作機械

従来，同一形状物の多量生産機械には専用工作機械を用い、 特殊形状物で少量生産機械には汎用工作機械を用いるのが一般的であった。

中量生産にも向く高能率な機械として，数値制御工作機械（Numerical Control－以下NC機という）が開発された

Numerical Control

生産能率の向上が強く要求されるようなったから

図のように汎用性を持った工作機械にNC装置を取付けたもので，あらかじめ数値化したテープに作業順序を記憶させてN C装置に読取らせ，その順序どおりに自動的に加工していく工作機械である。

プログラミング作業，NC装置、サーボ機構、工作機本体に分かれる

図面より、加工に関する作業内容すべてを順序立てて，NC機専用の言葉にプログラムし，テープに穴あけするまでをいう。

アブソリュート、インクリメンタル

テープを読込んで，読み取った情報をもとに機械を動かすための制御指令信号に変換する。

位置決め制御方式 直線切削制御方式 輪郭制御方式

NC装置より出力された信号を人力としてモータを駆動し，所定の位置まで正確に位置決めする機構

オープンループ式 クローズドループ方式 セミクローズドループ方式

ボール盤，旋盤，中ぐり盤，マシニングセンタなど

手動プログラミング (マニュアルプログラミング）と自動プログラミングの2方式

手動プログラミング

人手作業で行なう。 図面を見ながら、プログラマが加工順序、加工内容をプロセスシートにプログラムして，テープせん孔機で作成する

簡単な加工のプログラムに適す.

自動プログラミング

図面から判断できる加工図形、工具， 加工順序などの情報を洋文字と数値で構成された言語で表わしてパートプログラムを作成し，カードに打って自動プログラムが組込まれた電算機で処理し，N C テープを自動的に作成する方式

複雑な加工のプログラム作成に使われる。

APT, EXAPTが有名

奇数穴を用いるEIAコード（アメリカ電子工業会規定）と偶数穴を用いる ISOコード（国際標準化機構のデータ処理委員会規定）の2つがある

パリティチェック

ISOコード

EIAコード

EIAコードが多い。

紙製が多いが，合成樹脂やアルミニウムのテープも用いる

1インチ幅で8単位構成テープが主で，情報は2進法でNC装置に伝わる.

図の1 ブロックの内容（EOBからEOBまで）を単位として伝えられる。

加工中の1動作に相当し、これらが集まって1 加工作業ができあがる。

ビット

キャラクタ

ワード

アドレス

1ワード

プログラム方式

インクリメンタル（相対値）方式

アブソリュート方式

アブソリュート方式、インクリメンタル（相対値）方式

テープフォーマット

ワードアドレスフォーマット タブシーケンシャルフォーマット 固定シーケンシャルフォーマット

ワードアドレスフォーマット

シーケンス番号 意味は各ブロックに付けた番号

◯準備機能（制御動作の指定） 意味は ◯G0 位置決め指令（早送り） ◯G01 直線補間指令（切削） ◯G02.03 円弧補間 （G02時計回り、G03反時計回り） ◯G90アブソリュート指定 　G91 インクリメンタル指令

◯座標軸機能 ◯各座標軸と数値で指令

◯送り機構 ◯直接mm/min, mm/rev,マジックスリー方式など

◯主軸機能 ◯回転数をコード化した数値で指令

◯工具機能 ◯工具番号をコード化した数値で指令

◯補助機能 意味は ◯M0 プログラムストップ指令 ◯M01 オプショナルストップ指令 ◯M03で主軸正転、M04で主軸逆転 ◯M05 主軸停止指令

タブシーケンシャルフォーマット

図のように紙テープに打つ

固定シーケンシャルフォーマット

◯N001 工具番号1 のバイトを選択し工具補正ダイヤル1 で指定された量だけ補正する。 ◯N002 主軸回転数1200rpm (S12というコードに対応する回転数）の回転準備を行なう ◯N003 G91で以下インクリメンタルプログラムであることを示しM03で主軸正転を行なう。 ◯N004 加工開始点へ早送りで移動する移動量は，X軸マイナス方向に191mm，Z軸マイナス方向に18mm. ◯N005 送り0.1mm/rev（直接mm/min 指定方式），A部 C 1面取り加工を行なう.(バイトのノーズ半径補正分0.5mmを含む） ◯N006 送り0.15mm/rev．B部加工を行なう。 ◯N007〜N011 3 Rの円弧切削を行なう。(この旋盤の場合）下から見て時計方向回りであるためG02で指定する。 ◯N012 F部のテーパ加工を行なう. 1/10テーパであるため，移動量はX方向1mmに対してZ方向20mmである。 ◯N013 バイトを出発位置に早送りでもどす。 ◯N014 主軸回転を停止する。 ◯N015 工具補正量解除とプログラムストップを行なう.

上のワードアドレスフォーマットをタブシーケンシャルフォーマットに直すと下になる

上のワードアドレスフォーマットを固定シーケンシャルフォーマットに直すと下になる

Z軸を基準に，右手直交座標系で決める。X,Y,Z,U,V,W, A,B,Cの各軸は図のとおりである

主軸のある機械の場合，主軸方向になり、機械はワークの保持面に垂直にとる

工作物上で，プラスの寸法の増加する方向とする(JIS B6310)

X,Y,Zに平行な補正軸のことをいう

アブソリュートとインクリメンタルプログラミング方式を間違えない。

機械の最大ストローク内に収める

その機械の受付ける移動量の最小設定単位（移動できる最小指令値5/1000mm,1/100mmなどがある）に合わせる。

最大、最小送り速度範囲内でプログラムする．

工具と加工物や取付具との下部に気をつける。

ツーリングシステム

①ワークの切削条件に耐える。 ②汎用性（加工範囲が広い）がある ③段取りが容易. ④刃先位置の再現精度がよい． ⑤切屑処理が容易 ⑥寿命が長い ⑦安価。

ツーリングを作成する場合，定められたツーリングを利用し，ツールの交換をなるべく少なくする.

上矢印が+X，+Yあるいは+Z 回転してる矢印が+A+Bあるいは+C

位置決め制御

ボール盤，中ぐり盤，タレットパンチプレス。

位置決め、直線切削制御（同時1軸制御）

旋盤、タレットフライス盤、中ぐり盤、研削盤、パンチングニブリングプレス，マシニングセンタ

輪郭制御

円弧補間制御ができる。 プログラムが複雑になりがち

フライス盤、マシニングセンタ，旋盤、中ぐり盤，研削盤

位置決め制御、位置決め、直線切削制御、輪郭制御

オープンループ方式

①サーボ系に乱調が生じない限り，不安定な現象は起きない. ②位置決め精度がわるい （精度保証1/100mm, ギヤ系，ボールねじ系の誤差がそのまま出る)． ③比較的安価．

パルスモータ

電気および電気一油圧パルスモータがある。

クローズドループ方式

直接検出方式

リニヤインダクトシンを用いる。

①高精度位置決めができる 　(1/1000mm保証） ②制御系が不安定 　(外部に露出している). ③テーブルの同時動作ができない （X軸，Z軸同時に動かせない）。

セミクローズドループ方式

①制御系が安定する。 ②位置決め精度は5／1000mm保証。

シンクロレゾルバを一般に使用

電気サーボ、電気一油圧サーボ、パルスモータサーボ

電気サーボ

電気一油圧サーボ

瞬時に大出力が得られる。

パルスモータサーボ

応答性がよい

直流モータ、カップモータ

制御系のサーボ機構， ボールねじの誤差やテーブル摺動面の直角度などの機械的要素， 主軸や案内面などの熱変位， 取付具や工具の剛性， 加工時の熱および負荷によるひずみ， などが考えられる.

ボールねじを使用する (すべり摩擦をころがり摩擦に変えるため)，

たわみを生じないくらい十分にとる

ボールねじとナットの間に予圧を与える（スラストベアリングを使用して)

軸受ハウジングやブラケット類の剛性を増す