摘要: 機械加工は,精密な部品を製造するための制御された材料除去に基づいた基本的な製造方法です.このガイドでは,機械加工の分類を詳細に検討します.現代の産業にとって不可欠な 減量製造技術として確立しています
1製造業における機械工学の紹介
機械加工は,材料が工件から体系的に除去され,望ましい幾何学,寸法,表面仕上げを達成する減量製造プロセスである.製造文脈で定義されているように機械加工は"機械機械を用いて工材を工品から精密に除去するプロセス"である.これは,添加物 (3Dプリンタ) や形作物 (鋳造,鋳造,鋳造,鋳造) と区別する.製造方法.
機械加工の基本原理は,作業部品よりも硬い切削ツールの相互作用によって制御された材料の分離,道具と作業部品の相対運動,プロセスパラメータを正確に操作するこの製造方法により,卓越した寸法精度 (マイクロメートル以内の許容度),優れた表面品質,金属からプラスチックや陶器まで 様々な材料を加工する能力です.
機械加工は古代文明から始まり 材料の形作りに 基本的な道具を使っていました蒸気動力機械工具によって 18世紀の産業革命の間に起こった 重要な工業化です現代の機械加工には,コンピュータ数値制御 (CNC) システム,多軸能力,高速加工技術が含まれています.
2製造 機械加工の分類
2.1自動化レベルによって
マニュアル加工:操作者が lathes,ミール,ドリルプレスなどの加工機器を直接制御する従来のアプローチ.この方法は低量生産,プロトタイプ作成,部品の修理を専門とする自動化システムと比較して,操作者のスキルに大きく依存し,一貫性が低い.
コンピュータ数値制御 (CNC) 機械加工: 機械の動きと操作を制御するコンピュータの指示を事前にプログラムした自動化プロセス.CNC システムでは,デジタルデザイン (通常 CAD モデル) を機械で読み取れるコード (G コード) に変換する複合的な幾何学,大量生産,質が一貫している一方で 人間の介入を減らす.
2.2生産規模によって
製造作業は容量によって分類され,加工方法の選択に影響を与えます.
シングルユニット生産: 特殊機器,プロトタイプ,または保守作業における典型的な最小重複で個々の部品のカスタム製造.
批量生産: 柔軟性を維持しながらプロセス最適化を可能にする同一部品のグループが一緒に生産される中間量生産.
大量生産:標準化された部品の大量生産,専用機器,最適化されたプロセス,最小限の設定変更によって特徴付けられる.
3基本加工プロセス
3.1基本機械加工
| プロセス | 主要な機能 | 典型的な用途 | 次元容量 |
| ターニング | 固定切削ツールに対する回転作業部品 | 円筒状の部品,軸,ベアリング | ±0.025 mm以上 |
| 磨き | 固定作業用品に対して回転する多点ツール | 平面,輪郭,スロット,複雑な幾何学 | ±0.05mm以上 |
| 掘削 | 円筒状の穴を作る | ボルトの穴,固定装置のパターン,内部通路 | ±0.075 mm以上 |
| 磨き | ローティングホイールで磨材を除去する | 高精度な仕上げ,狭い容量表面 | ±0.0025 mm以上 |
| 退屈 | 既存の穴を拡大する | 正確な内径,軸承座席 | ±0.01mm以上 |
3.2先進的・非従来のプロセス
電気放電加工 (EDM):電極と作業部件間の制御された電気放電を使用して材料を侵食します.硬い材料や 複雑な幾何学で 慣習的に加工するのが難しい場合 特に有効です.
レーザー処理: 切断,溶接,表面処理のために集中レーザービームを使用し,接触のない処理と最小限の熱歪みを提供します.
精密加工と超精密加工: 光学における特殊な用途のために,卓越した精度 (マイクロメートルまたはナノメートル以内) と優れた表面仕上げを達成する高度なアプローチ,航空宇宙そして電子機器
4機械システム部品と技術
4.1設備と道具
現代の機械加工には,基本的な手作業機械から高度なCNCセンターまで,様々な機器が使用されています.
CNC加工センター: 複数の操作 (磨き,掘削,タッピング) を行うことができる統合システムで,自動ツール交換機能があります.
ターニングセンター:CNC制御,生動ツール,および二次操作能力を持つ高度なターン.
多軸システム: 単一のセットアップで複雑な幾何学の生産を可能にする5軸の加工センター,位置付け誤差を大幅に削減し,効率を向上させる.
切削道具は,以下の要素に基づいて選択される,重要なシステム要素である.
作業部品の材料の互換性
ツール・ジオメトリとコーティング技術
生産要件と最適化目標
4.2支援技術
コンピュータ支援設計/製造 (CAD/CAM): デジタルデザインを機械の指示に変換し,複雑な部品のプログラミングとプロセス最適化を容易にする統合システム.
機械加工作業中に精密なパーツの位置と安定性を保証する特殊な作業保持装置.
メトロロジーと検査: 座標測定機 (CMM),レーザースキャナーを含む精密測定機器尺寸の正確性と品質の適合性を検証する表面プロフィロメーター.
5機械加工における製造のための設計
5.1基本的設計上の考慮事項
機械化された部品の設計に成功するには,複数の要因を考慮する必要があります.
ジオメトリック可行性: 設計された機能が標準的なジオメトリを持つ切削ツールに物理的にアクセスできるようにする.
尺寸の許容: 製造能力とコストの考慮を考慮した適切な許容を指定する.
表面仕上げの要求: 可能な加工仕上げを考慮しながら,機能的ニーズに基づいて必要な表面特性を定義する.
5.2デザイン最適化原則
標準化された特徴: 特殊なツール要件を最小限にするために,一般的な穴サイズ,糸種類,および幾何学を使用する.
アクセシビリティとクリアランス: 機械操作,特に内部機能と深い空洞のための十分なツールアクセスとクリアランスを確保する.
材料選択:機能的要件,加工可能な評価,コストの考慮に基づいて適切な材料を選択する.
6機械加工における材料の考慮
6.1工品の材料
- 機械加工プロセスは様々な材料に対応し,それぞれに独自の考慮事項があります.
- 金属と合金:アルミ,鋼,チタン,特殊合金を含む. 材料の性質によって加工性が大きく異なります.
- プラスチックとポリマー: 切断パラメータ,ツール幾何学,金属加工とは異なる冷却方法の変更が必要です.
- 先進材料:複合材料,陶器,特殊なツールと技術を必要とする硬化鋼を含む.
6.2機械化可能性要因
- 材料の加工能力は複数の特徴に依存する:
- 切断力や道具の磨きに影響を与える硬さと強度
- 熱発生と散熱に影響する熱特性
- 表面の仕上げ能力とチップ形成を決定するマイクロ構造
7機械加工における品質保証
7.1プロセス制御
効率的な加工作業は,包括的な品質管理を実施します.
プロセスの計画:機械配列,パラメータ,ツール選択の体系的な開発.
プロセス中の監視: 生産中にツール磨き,寸法精度,表面品質のリアルタイム追跡.
統計プロセス制御: 特定の品質パラメータ内で一貫した出力を維持するためのモニタリング技術を実装する.
7.2検査と検証
第1条 検査: 設計仕様のすべてに対して初期生産部品の包括的な検証
次元計測: 適切な機器や技術を用いて重要な特徴を正確に測定する.
表面の整合性評価: 表面の仕上げ,地形,潜在的地下変化の評価.
8機械加工の産業用用途
機械加工は,実質的にすべての製造業に特化した用途で,以下を含む:
自動車産業:エンジン部品,トランスミッション部品,ブレーキシステム要素,特殊装置
航空宇宙部門:機体構造部品,タービンエンジンの部品,そして高度な品質要求を伴う飛行に不可欠なシステム
医療機器の製造:特殊な精度と表面仕上げを必要とする手術器具,植入可能な器具,診断機器
電子機器産業:半導体処理機器,コネクタ部品,熱消耗ソリューション
工業用機器:機械部品,ツールシステム,および複数の部門のメンテナンス部品.
9先進的傾向と将来の方向性
9.1テクノロジーの発展
スマート機械:IoTセンサー,リアルタイムモニタリング,適応制御システムを統合し,実際の状況に基づいてプロセスを最適化します.
ハイブリッド製造: 複合部品の生産のための統合システムにおける 添加法と減法法を組み合わせる.
持続可能な加工: エネルギー消費を削減し,廃棄物を最小限に抑え,環境に配慮した冷却/潤滑方法を使用する技術を実装する.
9.2能力の向上
マイクロ機械:医療,電子機器,光学アプリケーションのための非常に小さな機能の生産を可能にする技術.
高速加工: 高度なアプローチにより 材料の除去速度を大幅に高め 精度と表面品質を保つ
デジタル統合: 設計から生産計画と実行までのデジタルスレッドの包括的な実装
