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加工ツールは、コンピュータ数値制御（CNC）プログラミングによって指示を与えられる。最も一般的なCNCコードは、さまざまな材料の切断や成形に加え、3Dプリンターや発電機、あるいはエンジンといった高度な部品の生成プロセスを自動化するために使用される。
主にCNCプログラマーは、CNC機械を操作するためのコマンドをコンピューターに作成・入力する。機械のコードは、手で入力することもできるし、コンピューター支援製造プログラム（CAM）からポストプロセッサーで生成することもできる。
この記事では、CNC機械のCNCコーディングの意義と、コンピュータ数値制御（CNC）自動化がいかに手順を迅速、適応性、再現性、そして高い信頼性を実現するかについて説明する。
CNCプログラミングとは？
コンピュータ数値制御（CNC）プログラミングは、CNCマシンの機能を自動化し、指示するコードとデータのシーケンスである。従来の製造業では、CNCマシンにGコードでツールパスを与え、CNCがワークピースから材料を穴あけまたは切断し、任意の所望の形状を実現する。
CNCマシンとプログラミングの基本は、特定の種類のコードである。GコードとMコードは、主にCNC加工プロセスを制御する。しかし、プログラミング行の大部分は、短い命令と座標のセットで構成され、ほとんどが「G」で始まる。
正確なCNCプログラミングは、CNC機械が正しく機能するために不可欠である。プログラミングの不備は、工具の早期破損や公差の問題といった災難につながる可能性があるからだ。それゆえ、CNCプログラミングを学ぶことは、工具の複雑性が高く、異なるプログラムに対して様々な反応を示すため、不可欠である。
CNCマシンの制御においてCNCプログラミングが果たす役割とは？
CNCマシンが従うべき一連の命令を実行することは、CNCプログラミングとして知られている。センサーと電気ドライバーに接続されたコンピューターは、これらの命令をミル、ルーター、グラインダー、旋盤などの電動機械に送信し、目的の製品を製造する。
その後、ソフトウェアがこれらの指示を読み取り、CNCマシンを操作するためのアクションに変換する。プログラムは通常、どの工具を使うか、どれくらいの速度で回転させるか、どこを移動させるか、材料にどれくらいの深さまで切り込むかを機械に指示する。
CNCプログラミングソフトウェアは、Gコードプログラムを構築するために使用される。Gコードとして知られるコンピュータ数値制御機械（NC）プログラミング言語の標準プログラミングを使用して、機械に指示する。作成後、プログラムは.ncまたは.cncの拡張子を持つテキストファイルとして保存される。
さらに、基本的なGコードプログラムは、USB、イーサネット、またはフロッピーディスクを使用して、コンピュータからCNCマシンに送信されます。装置はソフトウェアを読み取り、指令を実行に移す。
CNCコーディングのさまざまな方法とは？
CNCプログラミングには3つの異なる方法があり、それぞれがCNCマシンの円滑な機能にとって重要な意味を持つ。それらは以下の通りである：
1.手動CNCプログラミング
手動CNCプログラミングは、CNCプログラマーがプログラムの結果を予測しながら、CNC機械が実行するのと同じCNC言語で一連のコマンドを作成する必要がある、最も面倒で困難なタイプのプログラミングである。
手動プログラミングは、CNC機械用の極めて精密なツールパスを作成し、パラメトリック・プログラミング戦略を効率的に適用するのに理想的です。
2.CAM CNCプログラミング
CAM CNCプログラミングは、CAD設計をCNCプログラミング言語に変換する。このプログラミングは、手動プログラミングに要求される専門知識レベルや、会話型プログラミングの極端な単純さに代わる、もっともらしい選択肢である。
CAM CNCプログラミングソフトウェアは、CNC言語機械用のGコードチュートリアルを自動生成することで、より多くの可能性を提供する。しかし、オペレーターは、部品名、部品番号、ワーク形状、使用する加工オペレーションを含む、同じ基本データを提供する必要があります。
3.会話型またはインスタントCNCプログラミング
会話型プログラミングを備えたCNC機械は、Gコードプログラミングを隠すか、その使用を避けるウィザードのようなモードを持っており、初心者のオペレーターに理想的です。しかし、設計の精度を保証するために、会話型プログラミング戦略では、オペレーターがプログラムを実行する前に工具の動きをチェックすることができます。
また、会話型プログラミングでは、サイクルを覚えて変数を変更するだけなので、プログラムを編集するのも簡単だ。
GコードとMコードとは？
GコードとMコードは、CNCマシンが円滑に機能するためには避けられないものである。ここでは、GコードとMコードの両方の機能と、それらがCNCマシンの機能をどのように規定しているかについて説明する。
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Gコード
CNCのGコードを操作するために広く使用されているコマンドは、英数字のスタイルで、最も論理的に書かれています。Gコードの中核となるグループは、メーカーが異なる使い方をすることはあっても、すべての工作機械に存在する。これらのコードは、3Dプリンター、CNC旋盤、フライス盤、ルーターで利用されている。
Gコードの作業は複雑だが、CNCマシンによってコードの解釈は異なり、コマンドのエラーは製造工程での深刻な合併症につながる可能性がある。
ほとんどのGコードの例は "G "で始まるが、いくつかのコマンドはA、R、X、Y、Z、N、I、Jのように異なる文字で始まる。
A: X軸を中心としたツールの方向付けに一役買っている。
X、Y、Z： これらの文字は、3次元における工具の向きを表している。
N: これは行番号を示している。
R: Rはマシンの円弧の半径。
IとJ： これらの値は、機械が作る円弧の増分中心をラベリングするのに役立つ。
ここでは、いくつかの基本的なGコードとその意味を紹介する。
CNC旋盤用Gコード一覧
| Gコード | 説明 |
| G00 | ラピッドトラバース |
| G01 | 線形補間 |
| G02 | 円形補間 CW |
| G03 | 円弧補間 CCW |
| G04 | 住む |
| G09 | 正確な停止位置 |
| G10 | プログラマブル・データ入力 |
| G20 | インチ入力 |
| G21 | 入力（mm |
| G22 | ストロークのチェック機能 |
| G23 | ストアドストロークチェック機能オフ |
CNCミリングリストのGコード
| Gコード | 説明 |
| G00 | ラピッドトラバース |
| G01 | 線形補間 |
| G02 | 円形補間 CW |
| G03 | 円弧補間 CCW |
| G04 | 住む |
| G17 | X Yプレーン選択 |
| G18 | Z Xプレーン選択 |
| G19 | Y Zプレーン選択 |
| G28 | 基準位置に戻る |
| G30 | 第2、第3、第4基準位置復帰 |
| G40 | カッター補正キャンセル |
Mコードとは？
Mコードは非ジオメトリックな機械機能で、Gコードと同様に "M "で始まる。これらのコードは、雑多な機能を制御するもので、クーラントのオン・オフ、スピンドルの回転管理、パレットの交換など、装置の特定の機能を制御するものです。
Mコードは補助的なコマンドのセットであり、Gコードプログラミングの基本に比べ、様々な機械に特化し、適応性とカスタマイズ性が高い。レタープログラムを使用してCNCマシンのコマンドを設定する場合、1つのブロックに複数のコマンドを使用するとプログラミングの問題につながる可能性があるため、Mコードは1つのブロックに1つのコマンドしか設定できません。
以下は、いくつかの基本的なMコードと、それらが意味するもののリストである：
CNC旋盤 Mコード一覧
| Mコード | 説明 |
| M00 | プログラム停止 |
| M01 | オプションのプログラム停止 |
| M02 | プログラム終了 |
| M03 | スピンドル前進開始 CW |
| M04 | 主軸起動逆転CCW |
| M05 | スピンドルストップ |
| M08 | クーラント・オン |
| M09 | クーラントオフ |
| M29 | リジッドタップモード |
| M30 | プログラム終了リセット |
| M40 | 中間のスピンドルギア |
CNCフライス Mコード一覧
| Mコード | 説明 |
| M00 | プログラム停止 |
| M01 | オプションのプログラム停止 |
| M02 | プログラム終了 |
| M03 | スピンドル前進開始 CW |
| M04 | 主軸起動逆転CCW |
| M05 | スピンドルストップ |
| M06 | 変化しすぎる |
| M07 | クーラント ON - ミストクーラント/スピンドルを通してクーラント |
| M08 | クーラント ON - クーラントが溢れる |
| M09 | クーラントOFF |
| M19 | スピンドルの向き |
CNCプログラマーのためのプロのヒント
ここでは、初心者のCNCプログラマーが、長い学習アプローチを取ることなくプログラミングを学び、すぐにCNCプログラミングをマスターするためのヒントをいくつか紹介する。
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基礎をマスターする
CNCプログラミングソフトは初期段階では絶対的なものではないため、CNC基本プログラミングをマスターすることは、すべての初心者プログラマーやオペレーターにとって避けられないことである。
CNCマシンの精度は入力データに依存するため、メカニックやプログラマーは、CNCマシンに適切な仕様が入力されているかダブルチェックする必要がある。
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CNCマシンの送り速度をカスタマイズする
プログラマーは、CNCプログラムを円滑に、効率的に、一貫して実行させ、製造工程を長期にわたって最適化するために多くの労力を費やしていますが。最終的な製品の結果に応じて、CNCマシンのプログラミングやGコードの送り速度をカスタマイズすることが不可欠です。
例えば、CNCマシンは、実行するコード行ごとに回転数と送りを呼び出します。CNCオペレーターが速度指示を出さずにスピンドルを要求した場合、機械は多くの場合、最後に設定された回転数にデフォルト設定されます。
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CNCマシンの補償タイプを理解する
CNCプログラミングの精度は、加工段階が終了して初めて確認することができる。なぜなら、CNC機械のプログラミングコードがいかに正確であっても、予期せぬ要因が結果に影響する可能性があるからだ。従って、CNCマシンの補正とは、避けられない差異を考慮することである。
主に、補正は手動または自動プリセットツールを使用してCNCマシンにプログラムされます。
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CNCマシンのプログラミングを簡素化しよう
GコードはCNC機械プログラミングの標準的な手法であるが、非常に高度で時間がかかる。そこで、穴加工工程のプログラミング時間を短縮し、CNCマシンのプログラミングを簡素化するために、定型サイクルが導入された。
CNCプログラミング・ソフトウェアに定型サイクルを導入することで、穴加工プロセスを自動化することができる。例えば、G83のようなコードは、エラーを減らし、時間を節約し、ワークフローを合理化することによって、CNCマシンのプログラミングを合理化します。
さまざまな産業におけるCNCプログラミングの応用
CNCプログラミングは、以下のような世界中の産業で広く使用されています。
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メディカル
CNCマシニングとプログラミングは、MRI装置、装具、さらには人工関節置換、頭蓋インプラント、歯科修復などの人工解剖学的パーツを生成する医療業界向けの3Dプリンターの作成にも役立っている。
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航空宇宙
航空宇宙産業もまた、CNCプログラミングを活用する重要な産業である。航空機エンジン、着陸装置部品、電気コネクター、プロペラなどの製品は、CNCプログラマーによって製造される。
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自動車
CNCプログラマーは、クランクシャフト、ブラケット、バルブ、カーキャリア部品、シリンダーヘッドなど、自動車エンジンの部品を製作する。
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ディフェンス
CNCプログラミングは、特殊なミサイル部品、航空機部品、通信機器などの軍用品を、政府の厳しい要件を守りながら製造するのに役立つ。
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建設
コードCNC機械は、様々な住宅や建物を建設することができる。CNCプログラマーは、建設作業員が頑丈な基礎を構築するのを助けるために、組み立てプロセスでうまく収まる純粋に四角い部品を作成します。
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発電
CNCプログラミングは、風力タービン、ガスタービン、発電機、蒸気タービン、ボイラー、その他の発電設備用の部品を作ることができる。
最後の言葉
生産業界では、CNCコーディングと機械加工の利用が大幅に増加している。その洗練された機械と優れた精度のおかげで、多様な幾何学的形状と公差値を持つあらゆるワークピースを作成することができます。CNCコーディングに関するこの究極のガイドは、CNCコーディングがどのように機能し、CNC機械の機能をどのように決定するかを理解するのに役立ちます。
