CNCルーティングとは何ですか?そのプロセス、利点、およびアプリケーション

ルーティングは、木材、プラスチック、軟金属を成形するためのコンピューター数値制御 (CNC) プロセスまたはツールです。 CNC ルーティングのコンピューター制御により、これらの材料を目的の部品に正確に切断、穴あけ、彫刻することができます。さらに、その素早い材料除去と細部の成形機能は、特定の材料に重点を置いたアプリケーションでは不可欠です。   

CNC ルーティングとは何か、ルーティング プロセス、CNC ルーター、利点、アプリケーション、制限事項など、その簡単な内訳を見てみましょう。

CNCルーティングとは何ですか?

あなたの頭の中で最初に疑問に思うのは、CNC ルーティングとは何でしょうか?これは、現代の製造において一般的な機械加工アプローチの 1 つです。他の規格と同様に CNC加工、ルーティングとは、互換性のある材料を目的の形状または形状に成形することを指します。ただし、違いはツールと機能にあります。

ルーティングマシンは、回転ビットを備えたルーターと呼ばれる特殊なツールを使用します。このルータは、命令 (G コード) と事前に決定されたツール パスに従ってワークピース上を移動し、加工操作を実行する形状に加工されます。さらに、大きな CNC ベッドと低い工具圧力が必要です。その結果、ルーティング操作は、薄いワークシートや大きなワークシートに適しています。

CNC ルーティングマシンはどのように動作するのでしょうか?

この機械には、材料を保持するためのベッド テーブルと CNC ルーター ビットを保持するためのスピンドルが含まれています。まず、G コードが CNC コントローラーに送信され、ビットが最初の切断位置に移動します。同時に、オペレータは切削深さ、スピンドル速度などの加工パラメータを設定します。次に、スピンドルが複数の軸上を移動して材料を除去し、通常は X 水平、Y 垂直、そしてZ高さ。

ここで、ルーター マシンがスピンドルをどのように制御するのか疑問に思うかもしれません。スピンドルは複数のモーターとリニアガイドに接続されています。 G コードがアップロードされると、コントローラーはこれらのモーターとガイドを制御する電気信号に変換します。

CNC ルーティングの段階的なプロセスは次のとおりです。

• 3Dモデリング： これが最初のステップです。設計者は、すべての仕様、機能、公差を備えた詳細なモデルを作成しました。
• Gコード:  G コードは、3D モデルを CAM ソフトウェアで処理することによって取得されます。すべての加工情報が含まれています。
• マシン設定: 機械のセットアップでは、望ましい結果を得るために適切な工作機械と CNC ルータービットが必要です。同様に、工作物を機械ベッドに固定します。
• ゼロポジショニング: ルータービットは開始位置(0参照)にセットされます。
• 加工： ルーティングビットは高速 RPM で回転し、所定の経路に沿って材料を除去し始めます。
• モニタリング： 機械加工は最終形状まで行われます。そのため、このプロセスでは、工具の摩耗、精度のたわみ、その他の欠陥が発生する可能性がないか監視中のままです。
• 表面の仕上げ： 機械加工されたままの仕上げでは機能性や美観が十分でない場合は、サンドブラスト、バリ取り、ブラッシングなどのさらなる仕上げが適用されます。
• 品質管理： 最終検査と測定により、部品が希望の仕様と規格を満たしていることが確認されます。

CNC ルーターの主なコンポーネントは何ですか?

CNC ルーターは複雑な機械です。さまざまなコンポーネントで構成されており、それぞれが独自の役割と機能を持っています。これらのコンポーネントの累積的な動作により、CNC ルーティング プロセスが完了します。

主要なコンポーネントは次の 6 つです。

1. フレームとガントリー

フレームは通常、高級アルミニウムまたはスチール製の脚が付いたスタンドです。切削力に抵抗し、振動を減衰し、機械に剛性と安定性をもたらします。同様に、ガントリーはスピンドルとカッティングヘッドの動きを構造的にサポートします。

2. テーブルまたはベッド

これらは、T スロットまたは真空ホールドダウン システムを備えた平坦な表面であり、クランプや固定具を使用できます。したがって、テーブルまたはベッドは、加工のためにワークピースを安全に配置して保持する役割を果たします。さらに、ベッドにはツールパスセンサーが組み込まれていたり、MDF のボードを損傷したりする場合があります。

3.スピンドル

CNC ルーティング中に必要な切削力を提供するコンポーネントです。基本的に、スピンドルは、いくつかのモーター、ベアリング、およびモーション制御のための誘導システムに接続された回転シャフトです。また、スピンドルとともに回転および移動するルータービットなどの切削工具を保持するコレットまたはチャックも含まれています。その後、次の速度で回転できます。 10,000-20,000 rpm

4. 切削工具

ルーターマシンを使用すると、さまざまな切削工具を使用して、複雑な形状や独自の加工ニーズを実現できます。一部のルーティング キットには、V ビット、ボール & ノーズ カッター、ドリル ビット、ストレート & フラッシュ トリム ビット、スポイルボード サーフェイサーなどが含まれています。

これらの工具の種類にはそれぞれ、異なる加工用途があります。たとえば、ストレート ビットは直線のカットや溝に適しており、V ビットは彫刻用途に適しています。

5. 軸モーター

ご存知のとおり、スピンドルはルーティング操作のために複数の軸に沿って移動します。したがって、軸モーターは、正確な座標と動作制御によってこれを容易にします。軸駆動に使用されるモーターには、サーボ モーターとステッピング モーターの 2 種類があります。

サーボ モーターは、G コード命令に基づいてガントリーとスピンドル モーターをガイド レールに向かって動かします。フィードバックを使用して速度と位置を継続的に調整します。対照的に、ステッパーはより単純で、離散的なステップで移動して位置と速度を制御します。同様に、ラックとピニオン システムが長軸に沿って取り付けられており、スピンドルまたはガントリーが X 軸と Y 軸に沿って移動できるようになります。

6.CNCコントローラー

CNC コントローラーは、CNC ルーティング機械の電子コンポーネントです。制御プロセッサ（CPU）、ストレージ（RAM）、入出力ポート、駆動回路で構成されます。このコントローラーは G コードを受信し、モーターに電気信号を送信して実行します。したがって、モーター (最終的にはスピンドル) はコントローラーの信号に従って動きます。

CNC ルーターの一般的なタイプ

CNC ルーター マシンには、サイズ、機能、特定の加工用途に基づいていくつかのタイプがあります。ただし、ここでは産業用、デスクトップ、多軸ルーターという 3 つの主要なタイプについて説明します。  

産業用ルーター

産業用ルーターは、高出力スピンドルを備えているため、過酷な製造に適しています。これらは、集中的な配線プロジェクトを処理する大型で頑丈なビルド マシンです。また、ホビー ルーターやデスクトップ ルーターよりも多くの床面積が必要です。さらに、産業用ルーターは、木工、金属加工、航空宇宙、自動車、船舶において、さまざまな部品を高速かつ正確に加工するために不可欠です。

デスクトップルーター

デスクトップ ルーターは、3 軸以上を移動できる効率的で強力な CNC マシンです。ただし、小型でスペース効率と使いやすさを考慮して設計されています。これらのルーターは、機能の制限により重工業用ルーティングを処理できません。ただし、デスクトップ CNC ルーターは、中小企業、住宅ワークショップ、DIY ルーター愛好家にとっては理想的です。

多軸 CNC ルーター

複雑な加工用に、さまざまな軸機能を備えたルーターがあります。これらのマシンは 3 軸、4 軸、または 5 軸の移動能力を備えており、場合によっては 5 軸以上の移動能力を備えています。軸の移動数が増えると、機械はより複雑で正確な部品を作成できるようになります。ただし、選択は複雑さ、公差、およびワークピースの材質によって異なります。

CNC ルーティングの利点と制限

CNC ルーティングの最初の大きな利点は、柔らかい材料を高速かつ正確に加工できることです。直接的な利点と制限について説明しましょう。

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• 約±0.0025mmの精度を達成でき、従来のハンドヘルドルーターをはるかに上回っています。 
• ルーターベッドのサイズが大きいため、大きなシートやワークピースの加工が可能です。 
• ATC ルーターなどの高度なツールにより、動作中に CNC ルーターのビットを自動的に変更でき、サイクル タイムが短縮されます。
• ルーティングにより優れた再現性が得られます。同一の複雑な形状を安定して作成できます。
• コスト効率が高く、互換性のある CNC 材料から複雑な形状を作成できます。 

製品制限

• CNCルーターマシンにもいくつかの制限があります。鋼やチタンなどの硬い材料は加工できません。 
• CNC ベッドのサイズによりワークのサイズが制限され、設計変更に時間がかかりすぎます。 
• ルーターマシンは真空システムのため、騒音が発生する場合があります。

CNCルーティング加工用材料

ルーティングは柔らかい素材に好まれる加工プロセスであるため、互換性のある加工が少ないと思われるかもしれません。 CNC加工素材 オプション。それどころか、ルーターはさまざまなプラスチック、木材、一部の複合材や金属を加工できます。硬度の高い金属および合金にはのみ適しません。

ルーティング処理に必要な資料は以下の通りです。

• ウッド（ソフト、ハード、プライ）
• Acrylic
• 高密度ポリエチレン(HDPE)
• Polycarbonate
• アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)
• ポリ塩化ビニル（PVC）
• アルミニウムおよびその合金（2024、6061、6062、7075など）
• 真鍮
• 銅
• 鋼鉄
• グラスファイバー

CNCルーター部品の応用例

高度な加工能力と多様な材料範囲により、CNC ルーティング プロセスは、CNC 木材工場、金属の形状と彫刻、看板、金型の製作など、多くの分野に適用できます。

複雑な家具や木工品のカスタム大工仕事、3D 看板、ビジネスやイベント用の彫刻プレートを製造しています。その後、楽器ではギターボディやドラムシェルなどのCNCルーター部品が使用されます。自動車および航空宇宙では、複数のコンポーネントのラピッド プロトタイピングによく使われる方法です。

さらに、ルーターの部品は、金型、建築模型、回路基板、海洋用途、治具や固定具、電子筐体などの製造にも貴重です。

CNC ルーティングとフライス加工: 違いは何ですか?

ルーターとスピンドルの比較: 知っておくべきこと

ルーターとスピンドルはどちらも同様の目的を果たします。ただし、性能や用途には違いがあります。スピンドルは高トルクと低速の切削速度で動作します。逆に、ルーティングには低トルクと非常に高い切断速度が必要です。次に、スピンドルの振れは 0.0002 インチ以下ですが、ルーターの振れは 0.0010 ～ 0.0015 インチです。 ソース.

ルーターは、家具、彫刻、アート、プラスチックおよび軟金属部品、プロトタイプの作成に適用できます。一方、高速スピンドルは、耐久性の高い産業用途には適した選択肢です。したがって、ルーターとスピンドルのどちらを選択するかについては、いくつかの選択基準を考慮する必要があります。これらの基準は、ワークの材質、精度、複雑さ、コスト、作業量などです。

CNC ルーティングを開始するにはどうすればよいですか?

CNC ルーティングを開始するには、いくつかの手順を慎重に実行する必要があります。開始する前に、STEP、STL、DXF などの互換性のある形式で目的のパーツの 3D モデルを用意する必要があります。次に、時系列に手順を示します。

1. CNC コントローラー、リモコン、ベッド/テーブル、集塵機を起動します。
2. 適切な CNC ルーター ビットを選択し、コレットまたはチャックに取り付けます。
3. 真空ゾーンを調整してワークをテーブル上に置きます。
4. ビットを初期位置に配置し、座標を 0、0、0 にします。
5. CAD/CAM ファイルをコントローラに挿入し、プログラムを実行します。
6. 最後までプロセスを継続的に監視します。

CNCルーターマシンにはどのルータービットでも使用できますか?

違う！ CNCルーターマシンにはルータービットは使用できません。どのビットを使用するかは、マシンへのルーティング内容によって異なります。各タイプの CNC ルータービットには、特定の材料互換性と加工能力があります。たとえば、V ビットを使用すると詳細な木彫りを行うことができますが、ストレート ビットではこれを実現できません。

したがって、被削材や求める結果に応じて適切なビットを選択する必要があります。そうしないと、公差、速度、表面仕上げに影響します。場合によっては、間違った工具を使用すると、ワークや工具自体が損傷する可能性もあります。ここで、特定のプロジェクトに適したルータービットを選択するには、専門家に相談するのが最善です。

結論

CNC ルーターの作業により、設計が正確な仕様を備えた物理部品に変換されます。あらゆる適切な材料の機械加工により、精度とコスト効率が向上します。ただし、適切なツールとパラメータの選択、高度な機器の使用、およびオペレータのスキルが最終結果を左右します。

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