CNC数値制御加工プロセス
精密部品製造において、各工程は最終的な品質に関わります。部品設計が完了した後、高品質な金属素材は部品の骨格であり、優れた加工技術は部品に魂を吹き込む鍵となります。様々な製造技術の中でも、CNC加工は、その高精度、高い柔軟性、卓越した再現性により、現代の部品製造において最も広く応用されている核心的なプロセスの一つとなっています。
CNC加工は、数値制御工作機械加工とも呼ばれ、コンピュータ指令により工作機械と工具の動きを精密に制御し、素材を除去して設計要求を満たす部品や製品を製造する技術です。その基本原理は、CADソフトウェアで作成した部品図面をCNC工作機械の制御システムに取り込み、システムが図面データをデジタル信号に変換しています。コンピュータ制御により加工機械の動作軌道を精密に制御して、精密な加工を実現します。
一般的なCNC加工プロセス（旋削、フライス加工、研削など）は、それぞれ専用の数値制御設備（NC旋盤、NCフライス盤、NC研削盤など）を活用します。これにより、構造が複雑で寸法一致性の要求が厳しい精密部品の高精度な加工を実現することができます。
中でも、フライス加工は最も一般的で広く応用されているCNC加工方式です。この方法は回転する多刃工具を用いてワークを切削するもので、工具の回転運動とワークの送り運動を組み合わせることで切削刃をワーク表面に接触させ、余分な材料を除去して所望の形状と寸法を実現します。フライス加工の主な特徴は以下のとおりです。(1) 多刃工具を使用するため切削速度が速く、加工効率に優れる。(2) 平面や溝、穴、曲面など複雑な形状の加工に対応可能。(3) 切削力が均一に分散されるため、加工精度と表面品質の向上が図れる。(4) 切削速度や送り速度、切込み深さなどのパラメータ調整により、多様な材料や加工要求に柔軟に対応できる。
CNC加工の誕生は、20世紀半ばにまで遡ります。電子技術、自動化情報処理、そして電子コンピュータの発展に伴い、数値制御技術が機械加工分野に導入され始めました。第二次世界大戦後、製造業は依然として手動操作の工作機械が主流で、コストが高いだけでなく、効率も低く、製品の品質も不安定でした。
この課題を解決するため、1948年にパーソンズはアメリカ空軍に数値制御加工の構想を提案し、航空機テンプレートの高精度製造ニーズに応えました。1952年にはマサチューセッツ工科大学（MIT）の協力を得て、世界初の実験的な数値制御工作機械——3軸連動制御システムを搭載した立形フライス盤——の開発に成功しました。1954年11月、ベンディックス社はこの技術を基に、初の工業用数値制御工作機械を製造しました。1960年代以降、ドイツや日本をはじめとする工業国も相次いで独自開発の数値制御装置を発表し、この技術の成熟と応用の普及を推進していきました。
初期の数値制御工作機械は、主にNCフライス盤が中心で、軍事分野における複雑な曲線や曲面の輪郭加工に用いられていました。当時の真空管システムは大型で消費電力も大きかったため、応用範囲は限られていました。1960年以降、構造が比較的シンプルなポイントコントロール（点位制御）方式の数値制御工作機械が急速に発展しました。統計によると、1966年までに導入された約6,000台の数値制御工作機械のうち、85％がポイントコントロール方式を採用しており、フライス盤、パンチングマシン、ジグボーリング盤などが含まれていました。
数値制御工作機械の発展において画期的なマイルストーンとなったのが、マシニングセンターの登場です。1959年3月、アメリカのカーニー＆トレッカー社は、自動工具交換装置を搭載した世界初のマシニングセンターを発表しました。この装置は工具庫とマニピュレータを備え、プログラム指令に基づいて自動で工具を交換しています。ワークピースを一度取り付けるだけで複数の工程の加工を実現し、生産効率を大幅に向上させました。今日では、マシニングセンターは数値制御工作機械の中でも重要な分野として確立され、立形・臥形をはじめ、ボール盤フライス盤センターや旋盤センター、研削センターなど多様な種類が展開されています。これらはさまざまな精密部品の製造に広く活用され、ものづくりを支える核心的な役割を果たしています。
CNC加工は製造業においてどのような課題解決を実現したのか？
部品の精度の顕著な向上： 切削経路、送り速度、切込み深さなどのパラメータを数値化されたプログラムで制御することにより、CNC加工は高い一貫性のある精密な品質保証を実現します。従来の加工方法は手動操作と機械的調整に依存するため、作業員の技能や工具の摩耗の影響を受けやすく、加工精度のばらつきが大きいです。一方、CNCはCADとCAM技術により、設計から加工までのシームレスな連携を実現し、人為的誤差を最小限に抑えます。
生産効率の向上と総合コストの削減： NC工作機械は高度なプログラミング技術により連続自動生産を実現し、加工サイクルを大幅に短縮することで生産効率を向上させます。この高い効率性は、生産量の増加と納期短縮につながります。同時に、高精度加工により不良率が大幅に低下し、手直し作業や材料の無駄を削減できます。初期の設備投資は比較的高額ですが、長期的な大量生産によってコストを効果的に分散可能です。さらに、高度に統合・自動化された運営は人材依存度を低減し、それに伴って人件費、教育訓練費、管理コストの削減を実現します。
工程の集約化を実現：従来の加工では、異なる工程を異なる工作機械で行う必要がありました（例：フライス盤による溝加工や平面加工、旋盤による円柱面やテーパ加工、ボール盤による穴開け加工）。一方、CNCフライス加工では、1回の取り付けで複数の工程を完了できるため、再位置決めや取り換えにかかる時間を大幅に短縮できます。さらに、コンピュータプログラミングによって、多品種・多様な製品のロット生産も可能になります。この柔軟性により、企業は市場の変化に素早く対応できるようになり、在庫コストと遊休設備のコストを削減し、競争力を強化することができます。
操作安全性の向上：数値制御工作機械は、従来の加工プロセスで発生していた従業員の安全リスクを根本的に解消します。その核心は、特別な保護構造によって作業員と鋭利な可動部品や切削領域を物理的に隔離することにあります。作業員は高速回転する主軸や研削工具に直接触れる必要がなく、観察窓を通じて加工工程をモニタリングするだけで済みます。同時に、皮膚への悪影響が懸念される切削油剤への直接接触も回避できるため、作業環境の安全性が根本的に改善されます。
当社はマザックと奥斯龍の数値制御工作機械を装備しており、お客様の安定した生産能力と高精度加工へのご要望にお応えするとともに、様々な複雑な部品製造を強力にサポートしております。
マザック（Mazak）機 VCEシリーズ 570-BL 立形マシニングセンターは、C型フレーム構造と移動テーブル方式を採用しています。主要構造部には高品質なメカナイト鋳鉄を採用し、熱安定性、剛性、精度に優れ、振動吸収性にもすぐれています。高速・高トルク主軸、3軸駆動システム、工具自動交換装置（ATC）を装備し、アルミニウムの高速加工から鋳鉄や鋼の重切削まで、幅広い加工ニーズに対応しています。半導体製造装置、医療機器、自動車部品、自動化機器など、多様な産業分野での活用が可能です。
当社の全設備はFANUCシステムを採用しています。このシステムは日本ファナック社によって開発された、数値制御工作機械工場で一般的なNCプログラムです。FANUCは60年以上にわたりNC技術の開発を手掛けており、ファクトリーオートメーション分野における世界的なリーダーであり、業界の長期的な発展を通じて深い技術的ノウハウと豊富な実践経験を蓄積してきました。FANUCシステムは高速・高精度加工を実現し、極めてスムーズな動作により優れた表面仕上げと精密な位置決めを可能にします。FANUCの製品の機械部品、サーボモーター、制御装置、ソフトウェア、センサーなどは通常自社で設計・生産されており、源流から製品の信頼性を確保しています。
高度な工作機械と成熟したNC制御システムを組み合わせることで、当社は複雑な曲面、異形構造、深穴加工、微細形状を持つ部品の加工に強みを発揮します。チタン合金や高強度合金などの難削材も効率的に加工可能です。柔軟なNCプログラミングと迅速な対応力を活かし、お客様の設計変更要求に即時に対応。特に小ロットの試作生産やカスタマイズ生産ニーズに最適なソリューションを提供します。