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5.NC

 
1.NCって何
  2.NCのプログラミング 

1.NCって何

 簡単にいいますと数値(デジタル)で制御するってなりますけど?ですよね、私も最初はそうでした。じゃ説明してよってなるかと思いますので我流になりますけど簡単に説明したいと思います。
NCは基本的にデジタル制御ですのでその辺からの説明から入らせて頂きます。

1.1 アナログとデジタル

 
昔の腕時計はゼンマイ式のアナログ表示が一般的でしたが 最近ではアナログとデジタル表示の2種類ありあす。

1) アナログ時計
 
アナログはご存じのように 12分割りされた目盛り盤の上を指針がゆっくり回転し時刻を知らせます。

上図がアナログ時計の目盛り盤で、1時13分08秒から16秒迄を秒針が回転して、時刻(秒)を知らせていますが、だいたい○○秒かな?って感じで読みとりますね。

2) デジタル時計
   

上図はアナログと同じ様に時刻を知らせていますが、明確に何時何分何秒であるかがわかるかと思います。
※ NCではアナログ的な ○○かな?或いは だろう という認識はしませんので、デジタル的に「1時13分○○秒である」というような、明確な情報を受け取り、処理させます。
      
 一般的にジタル的に、処理する事によって後工程の作業が楽になります。

1.2 数値(デジタル)制御

 さてNCではアナログのような、だいたいの数字の取り扱いができない(出来難い)デジタル的に明確な数値を使うと書きましたが、どのような理屈で制御するのでしょうか?。なにがしかの寸法(幅とか)を計る場合、単純に歩幅を計ってその歩数で計算する場合があります。

123・・8歩で一歩が何センチだから×(かける)いくつで何メートルだとか・・・・・・。歩幅の整数倍ならよいのですが、
7歩半とか最後に歩幅を調整する場合があります。普通の人は調整しますが頑固な人は調整しなしに屁理屈を列べるかも知れません(いないと思うけど(例えばですよ))。この屁理屈そのものがデジタル制御で、一度決めた歩幅(単位の長さ)を変更しない(出来ない)ので、7歩か8歩どちら
かを選ぶばなければならなくなり、結果として実際の距離と誤差が生じます。
          
その誤差を最小にする為、一般的に次項のような事をします。

1) 大人の歩幅1(いち)でAからB迄を測定した場合。

注 数値的にはAが0でBを5とします。

丁度5歩でピッタリ測れましたので誤差は発生しませんね。では4歩と5歩の中間だった場合どうなるのでしよう?。デジタル的には整数倍という決まりがありますので、4歩と5歩の中間の値をとる訳にはいけません。ですので半歩程の誤差が生じます。
この誤差をなるべく小さくする為に歩幅(単位の長さ)の大きさを小さくとるのが一般的で、次の 2) でその説明をします。

2) 歩幅を幼児のように小さくし、0.5という単位量でAからC
又はB迄計った場合。
 

この場合Cが9歩、Bが丁度10歩ですので切りよくCもB計れる事になります。
幼児のように歩幅(1単位))が小さいと、整数倍でなくても誤差を上記 1) より小さくできますので測定の精度(実際の寸法と測定値の差)が上がります。
         
1.3 NC工作機械の単位量
 上記の単位長さでは歩幅を例にしましたが、実際の工作機械はどうなっているのか説明したいと思います。私達が使う工作機械の移動単位長さは0.001ミリが一般的ですが、一昔前は0.01が普通でした。時代の流れと共に小さくなって来て、最近では万分台のNCもあります。

1) 穴位置の単位量
 例えば現在地 0 から125.6385ミリの所へ刃物を移動して穴を明けたい場合は下表のように単位長さによって誤差が出ます。
注 以降単位量をパルスとして説明させて頂きます。 

NO

単位量(ミリ)

パルス数(

移動地点(ミリ)

誤差量(ミリ)

0.100

1256

125.600

0.0385

0.010

12564

125.640

0.0015

0.001

125639

125.639

0.0005

おのおのの切削(金属)加工現場での要求精度にもよりますが、多くの加工現場ではNO3で十分かと思います。

2) 円弧の単位量
 下アニメのように1/4円の円弧を描いた場合、パルス(最小単位量)が小さい程円弧に近似させる事ができます。

      

※左より右は升目が小さいので円弧のように見える。

3) 単位量が小さい事によるデメリット
 特に無いと思いますがNCデータ量が増える事でしょか。でもその辺はNCの32ビット化で十分対応出来ているかと思います。

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2.NCのプログラミング
 プログラミングと表現すると難しそうですが手順書と思ってもらえれば良いと思います。
2.1 NCのプログラム例
1) 旋盤で外径を加工する場合のNCプログラム

※ 1. ○○の所は必要とする任意の数値を入れます。
    2. 下のアニメと合わせてご覧下さい。

手順

動 作 説 明

N C の 指 令

  1

機械原点から刃物を早送りで切削開始地点へ移動させる。

G00X○○Z○○

  2

被削材(主軸)を毎分600回転で時計方向に回転させる。

S600M03

  3

毎分200ミリの切削送りで最終地点まで移動させる。

G01Z○○F200

  4

切削終了後早送りで機械原点へ戻す。

G91G30G00X○
Z○

  5

被削材の回転(主軸)を停止させる。

M05


※ 突然NCプログラムが出てきましたが、NCではこのような符号というものを使って機械に指示(命令)を与えています。  

2.2 NCコードって?
1) NCコードの分類

 
NCコード下記のように5つに分類(機能)されており、以外に駆動軸を表すX・Y・Z・A・B・C等があります。    

NO

機  能

各コード例

← の 意 味 あ い

G(準備機能)

G00 

機械移動軸の最大送りでの移動指令

M(補助機能)

M08

切削液を出しなさいとの指令

F(送り機能)

F600.

1分間に600ミリの速度で移動させる指令(mm/min)

S(主軸機能)

S850

主軸を1分間に850回転させる指令

T(工具機能)

T15

番号15という工具(刃物)の選択指令

2) NCコード一覧表
ア. 代表的なGコード(General(総体的)コード)

1. コードにハイパーリンクが設定されている場合、クリックしてして貰えれば初心者向けNCコードの説明ページに飛びます。またリンクされていないコードについても必要に応じて出来るだけ早く追加しようと思います。

2. 使用例に出てくるX・Yは軸の移動指令でRは半径指令、HとDは補正量の記憶されているメモリNOを指定しています。Fは送り速度の指示です。

NO

コード

意  味

← の 使 用 例

G00

早送り

G00X145.

G01

切削送り

G01Y30.F300

G02

時計回転(CW)

G02X30.Y50.R100.F60.

G03

反時計回転(CCW)

G03X−20,Y100.R100.F60

G04

ドウェル

G04X200

G10

データ入力

G10L2P1X−250.Y−100.Z−400.

G17

XY平面指定

G17

G18

ZX平面指定

G18

 

G19

YZ平面指定

G19

 G00・G01・G02・G03・G17・G18・G19の復習

10

G40

工具径補正キャンセル

G01X300.Y200.G40

11

G41

工具径補正左

G01G41X10.Y30.D30

12

G42

工具径補正右

G01G42X100Y50.D29

13

G43

工具長補正+

G90G00G54G43Z100.H20

14

G45

工具位置オフセット伸長

G45X300.D20

15

G46

工具位置オフセット縮小

G46X250.D12

16

G47

工具位置オフセット2倍伸長

G47X300.D15

17

G48

工具位置オフセット2倍縮小

G48X20.D16

18

G52

ローカル座標系

G52X120,Y25.

19

G54

ワーク座標系1選択

G90G54G43X0Y0Z200.H45

20

G55

ワーク座標系2選択

G90G55G43X0Y0Z200.H40

21

G56

ワーク座標系3選択

G90G56G43X0Y0Z200.H47

22

G57

ワーク座標系4選択

G90G57G43X0Y0Z200.H20

23

G58

ワーク座標系5選択

G90G58G43X0Y0Z200.H46

24

G59

ワーク座標系6選択

G90G59G43X0Y0Z200.H15

25

G60

一方向位置決め

G60G00X−10.Y50.

26

G73

ステップサイクル

G73X10.Y40.Z-30.R2.Q5.F20.

27

G76

ファインボーリングサイクル

G76X10.Y40.Z-30.R2.Q0.5F20.

28

G80

固定サイクルキャンセル

G80

29

G81

ドリルサイクル

G81X10.Y40.Z-30.R2.F20.

30

G82

カウンターボーリング

G82X10.Y40.Z-30.R2.OP200F20.

31

G83

深穴サイクル

G83X10.Y40.Z-30.R2.Q6.F20.

32

G84

タッピングサイクル

G84X10.Y40.Z-30.R2.F20.

33

G85

往復ボーリング

G85X10.Y40.Z-30.R2.F20.

34

G90

アブソリュート指令

G90

35

G91

インクレメンタル指令

G91

36

G92

ワーク座標系の変更

G92X10.Y120.

37

G98

固定サイクルイニシャルレベル復帰

G76G98X10.Y40.Z-30.R2.F20.

38

G99

固定サイクルR点復帰

G76G99X10.Y40.Z-30.R2.F20.

イ. 代表的なMコードMiscell(種々の)コード)
 以下に主なMコードを載せますが以外にも沢山ありますし機械メーカ毎に使用コード及び使用内容が違うと思います。実際使用する場合はメーカさんの取り説をご覧になって下さい。

 N O

コード

意 味 合 い

← の 使 用 例

M00

プログラムストップ

M00

M01

オプショナルストップ

M01

M03

主軸CW回転ON

S1500M03

M04

主軸CCW回転ON

S800M04

M05

主軸回転停止

M05

M06

工具交換

M06

M08

切削液ON

G01X150.F200.M08

M09

切削液OFF

X−250.M09

M10

B軸テーブルクランプ

B136.540M10

10

M11

B軸テーブルアンクランプ

M11

11

M19

主軸オリエンテーション

M19

12

M30

エンドオブテープ

M30

13

M98

サブプログラム呼び出し

M98P****

14

M99

サブプログラム終了

M99

ウ.以外のコード
・Fコード(送り早さを指示するコード)
 一般的に送り速度は1分間に移動する距離を指定する事になっています。例えば毎分300ミリにする場合は「F300.」とします。この毎分何ミリというのは主軸1回転いくらの送り量が適正かを計算してそれを1分間の送りに換算して決めます。

 刃物が1本で1刃の送り量が0.2ミリそして主軸の回転が毎分300回転の場合は(刃物の本数)×0.2(1刃の送り量)×300(主軸の回転数)=60となり送り指令は「F60.」となります。
旋盤では1本のバイトで加工するのが普通なので、1刃の送り量×主軸の回転数だけで送り量は決まります。
          
MCの正面フライス加工の場合は、多刃での加工になります。例えば(刃数)×0.2×300=240となり毎分240ミリで加工できますので上記例の4倍の速さで加工する事になります。
下のアニメのようにもの凄い加工も出来ます。

・Sコード(主軸回転数の指示コード)
 最近のNCはダイレクトに回転数を指示するのが普通だと思います。
例 主軸回転を1200回転にしたいな〜って場合はそのままS1200と指示します。
※ あくまで希望回転数ですので実際は±3%(かな?忘れましたけど)位のばらつきがあると思います。
                
この回転数は切削速度を元にしてある程度決める事が出来ますが一般には刃物メーカさんの推奨条件で先ず加工してから現場にあった回転にするのが殆どだと思います。
実際の指令では回転数と回転方向を同時に指示します。
例 S1200(回転数)M03(時計方向回転)


・Tコード(使用する工具の呼び出し指令)
 これは次に主軸に装着したい場合に次ぎにこの工具で加工したいから待機位置で待ってなさい、あるいは次に主軸に装着したいよって時に使用する工具とNCの関連性をもたせる為のT○○というコードです。
        
実際使用する場合は(例)
           T09         =主軸に装着するツール番号。
           G91G30X0Y0Z0=ATCが出来る所迄各移動軸を動かします。
           M06         =工具の交換指令です。
           H09G90G57G43X0Y0Z300.
           ********
           ********
          
※ 機械メーカで指令の方法が違うかと思いますので宜しくです。

3.備考
 近年は安価なCAD・CAMでNCプログラムを作成するのが主流となっていますので、ここにあるGコードを知らなくてもMC加工が出来ます。
一般的な加工でしたら株式会社ゴードーソリューション様(旧浜松合同)のCAD・CAMをお勧めします。

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