２年電子機械科実習テキスト マシニングセンターを使った切削加工とＮＣプログラミング １．目的 ・マシニングセンターを用いてＮＣ工作機械加工の原理を理解する。 ・実際に切削加工を行うことにより、ＮＣプログラミングを体得する。 ２．基礎知識 （１）マシニングセンター（以下ＭＣ）とは 自動工具交換能力があり、工具を回転させて加工する多機能切削加工ＮＣ工作 機械のこと。 （２）ＮＣ工作機械とは 目的とする加工工程を数値と符号で指令し、自動制御装置とコンピュータを併 用して自動加工できるようにした工作機械のこと。 （３）ＮＣとは Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌの略で、数値制御という意味。 工作物の位置や運動を数値化し、機械に命令することをいう。 （４）ＮＣ工作機械の特徴 ①複雑で加工が困難な加工が容易にできる。 ②同じ物を多量生産することができる。 ③非常に高精度な仕上がりができる。（０．００１ｍｍ単位） ④自動生産加工システムが構築できる。 ３．ＭＣの座標系 （１）座標の表現方法 ＭＣでは座標をＸＹＺの３軸で表現する。 Ｘ軸・・・テーブルの左右方向の移動軸、向かって右方向が＋ Ｙ軸・・・テーブルの前後方向の移動軸、向かって奥方向が＋ Ｚ軸・・・ヘッドの上下方向の移動軸、上方方向が＋ 座標値の最小指定単位は１／１０００ｍｍのため、数値入力のときに小数点を 付け忘れると１／１０００ｍｍ単位の指令となるので注意する。 例）Ｘ２０．０ → Ｘ軸＋方向に２０ｍｍ Ｘ２０ → Ｘ軸＋方向に０．０２ｍｍ Ｙ－２．５ → Ｙ軸－方向に２．５ｍｍ （２）アブソリュート指令とインクリメンタル指令 アブソリュート指令（ＡＢＳ）とは、原点を指定し、その原点からの距離で次 の座標を指定する方式。本実習のプログラムはＡＢＳを使用する。 特徴は、座標値のミスが後に影響しないため、チェックおよび修正が容易。 インクリメンタル指令（ＩＮＳ）とは、原点を指定せず、現在位置からの距離 で次の座標を指定する方式。 特徴は同一作業を別の箇所で繰り返して行う場合の繰り返し位置データとして 利用可能。 ４．ＮＣプログラムの構成 ＮＣプログラムは、アドレス（英文字）と数値で構成される。アドレスの種類を以 下に示す。 （１）Ｇ９２・・・座標原点指定 プログラムの実行時に使用する座標原点を指定する。座標原点から現在位置 までの距離を指示する。プログラムの最初、ＸＹＺ軸が機械原点にあるとき 指定する。プログラムの終了前、ＸＹＺ軸が機械原点にあるときに再指定し リセットする。 例）Ｇ９２ Ｘ５０．０ Ｙ４０．０ Ｚ６０．０・・・プログラム最初 Ｇ９２ Ｘ０ Ｙ０ Ｚ０ ・・・プログラム終了 （２）Ｇ９０・・・アブソリュート指令 Ｇ９１・・・インクリメンタル指令 座標系として、どちらの指令を使うかを指定する命令。プログラムの最初に いずれかを必ず指示する必要がある。 （３）Ｇ００・・・位置決め（早送り）指令 現在位置より指定された座標へ早送りで移動する命令。移動途中で刃先が材 料等に接触すると刃や材料が破壊されるので注意。 例）Ｇ００ Ｘ－１０．０ Ｙ２０．０ （４）Ｇ０１・・・直線補間（切削送り）指令 現在位置より指定された座標へ、指定された速度で移動する命令。移動速度 はＦ命令（後述）で指定しておく。刃が回転していないときに移動すると、 刃や材料が破壊されるので注意。 例）Ｇ０１ Ｘ－１０．０ Ｙ２０．０ （５）Ｇ０２・・・円弧補間（右回り）指令 Ｇ０３・・・円弧補間（左回り）指令 現在位置より指定された円弧終点座標へ指定された半径、または指定された 点を中心とする円弧に沿って指定された速度で移動する命令 移動速度はＦ命令（後述）で指定しておく。１８０度以上の円弧を指定する 場合は、半径の値に「－」符号を付ける。３６０度の円を指定する場合は、 円弧終点座標を現在位置として現在位置から円の中心座標までの距離をＩ （Ｘ方向） 、Ｊ（Ｙ方向） 、Ｋ（Ｚ方向）パラメータを使って指定する。 例） Ｇ０２ Ｘ５０．０ Ｙ５０．０ Ｒ１００．０（＜１８０°） Ｇ０３ Ｘ－３０．０ Ｙ６０．０ Ｚ－８０．０（≧１８０°） Ｇ０２ Ｘ７０．０ Ｙ９０．０ Ｉ２０．０ Ｊ３０．０（＝３６０°） （６）Ｇ２８・・・自動原点復帰 機械原点へ復帰する。プログラム終了前に指定する。原点復帰時に刃先が材 料に当たらないように安全な位置に待避してから実行。 例）Ｇ２８ Ｚ０ ・・・Ｚ軸を機械原点に移動。 （７）Ｏ・・・プログラム番号指令 プログラムの先頭に指令し、プログラムに番号を付けて区別する。個人のプ ログラム番号は、Ｏ１＊＊（＊＊は出席番号）とする。 例）Ｏ１２３・・・２３番の人のプログラム番号 （８）Ｆ・・・送り速度 切削送り時の送り速度を指定する。単位はｍｍ／ｍｉｎ。一度指定したら次 に指定するまで有効。 例）Ｆ３００・・・送り速度３００ｍｍ／ｍｉｎ （９）Ｓ・・・主軸回転数 主軸回転数を指定する。単位はｒｐｍ。一度指定したら次に指定するまで有 効。 例）Ｓ５００・・・主軸回転数５００ｒｐｍ （１０）Ｍ０３・・・主軸正転 主軸を回転させる。 （１１）Ｍ０５・・・主軸停止 主軸の回転を止める。 ５．例題と練習問題 例題１ 図１のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａの動きを考えよ。 ◆アブソリュート （Ｇ９０）→座標を基準点からの距離で指示する方法 ◆インクリメンタル（Ｇ９１）→座標を現在位置からの距離で指示する方法 ◆位置決め （Ｇ００）→現在位置より指示された座標へ早送りで移動する 命令 y C 50 B A -50 O x 50 D E -50 （１２）Ｔ・・・工具指定 次に取り付ける工具番号を指定する。工具を収納する場合はＴ００を指定す る。 図１ （１３）Ｍ０６・・・工具交換 Ｔ命令で指定された工具に交換する。実行時にはＺ軸が機械原点にあること。 例）Ｔ０２ Ｍ０６・・・２番の工具に交換する。 （１４）Ｍ３０・・・プログラム終了 プログラムの終了。プログラムの最後に指定する。 解） アブソリュート Ａ→Ｂ Ｇ９０ Ｇ００ Ｘ４０．０ Ｙ４０．０ Ｂ→Ｃ Ｘ－５０．０ Ｙ５０．０ Ｃ→Ｄ Ｘ－４０．０ Ｙ－３０．０ Ｄ→Ｅ Ｘ－４０．０ Ｙ－４０．０ Ｅ→Ａ Ｘ０ Ｙ０ インクリメンタル Ａ→Ｂ Ｇ９１ Ｇ００ Ｂ→Ｃ Ｃ→Ｄ Ｄ→Ｅ Ｅ→Ａ Ｘ４０．０ Ｘ－９０．０ Ｘ１０．０ Ｘ８０．０ Ｘ－４０．０ Ｙ４０．０ Ｙ１０．０ Ｙ－８０．０ Ｙ－１０．０ Ｙ４０．０ 例題２ 図２のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ａの動きを考えよ。 ◆切削送り（Ｇ０１）→現在位置より指示された座標へ指示された速度で移動する 命令 例題３ 図３のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ａの動きを考えよ。 y B C 50 A -50 O x 50 D -50 E 図３ 図２ 解） アブソリュート 解） アブソリュート Ａ→Ｂ Ｇ９０ Ｇ０１ Ｘ６０．０ Ｙ７０．０ Ｂ→Ｃ Ｘ－６０．０ Ｙ７０．０ Ｃ→Ｄ Ｘ－６０．０ Ｙ－４０．０ Ｄ→Ｅ Ｘ６０．０ Ｙ－７０．０ Ｅ→Ａ Ｘ０ Ｙ０ インクリメンタル Ａ→Ｂ Ｇ９１ Ｇ０１ Ｂ→Ｃ Ｃ→Ｄ Ｄ→Ｅ Ｅ→Ａ Ｘ６０．０ Ｘ－１２０．０ Ｘ０ Ｘ１２０．０ Ｘ－６０．０ Ｙ７０．０ Ｙ０ Ｙ－１１０．０ Ｙ－３０．０ Ｙ７０．０ Ａ→Ｂ Ｇ９０ Ｇ００ Ｘ５０．０ Ｙ２０．０ Ｂ→Ｃ Ｇ０１ Ｘ１２０．０ Ｙ２０．０ Ｃ→Ｄ Ｘ１４０．０ Ｙ７０．０ Ｄ→Ｅ Ｇ００ Ｘ１２０．０ Ｙ１００．０ Ｅ→Ｆ Ｇ０１ Ｘ６０．０ Ｆ→Ｇ Ｘ２０．０ Ｇ→Ａ Ｇ００ Ｘ０ Ｆ２００ Ｙ１２０．０ Ｆ３００ Ｙ５０．０ Ｙ０ 練習問題１ 図４のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ａの動きを考えよ。 例題４ 図５のＡ→Ｂ、Ｃ→Ｄの動きを考えよ。 ◆円弧補間（１） Ｇ０２→右回りで現在位置より指定された円弧終点座標へ、指定された半径又は点 を中心とする円弧に沿って指定された速度で移動する命令。 Ｇ０３→左回りで現在位置より指定された円弧終点座標へ、指定された半径又は点 を中心とする円弧に沿って指定された速度で移動する命令。 y C 50 B -50 O A 50 D x -50 図４ 解） アブソリュート 図５ Ａ→Ｂ Ｂ→Ｃ 解） アブソリュート Ａ→Ｂ Ｇ９０ Ｇ０３ Ｘ０ Ｙ５０．０ Ｒ５０．０ Ｙ０ Ｒ６０．０ Ｃ→Ｄ Ｃ→Ｄ Ｇ９０ Ｇ０２ Ｘ６０．０ Ｄ→Ｅ Ｅ→Ｆ インクリメンタル Ａ→Ｂ Ｇ９１ Ｇ０３ Ｘ－５０．０ Ｙ５０．０ Ｆ→Ｇ Ｃ→Ｄ Ｇ９１ Ｇ０２ Ｘ６０．０ Ｇ→Ｈ Ｈ→Ｉ Ｉ→Ａ Ｒ５０．０ Ｙ－６０．０ Ｒ６０．０ 例題５ 図６のＡ→Ｂの動きを考えよ。 ◆円弧補間（２） １８０°以上の円弧を指定する場合の指示方法。円弧半径指定 （Ｒ）に「－」の符号を付ける。 例題７ 図８のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｂの動きを考えよ。 図６ 解） アブソリュート ①Ａ→Ａ Ｇ９０ Ｇ０２ Ｘ２０．０ Ｙ０ ②Ａ→Ａ Ｇ９０ Ｇ０２ Ｘ２０．０ Ｙ０ Ｒ３５．０ 図８ Ｒ－３５．０ 例題６ 図７の１周円弧Ａ→Ａの動きを考えよ。 ◆円弧補間（３） ３６０°の円を指定する場合、円弧終点座標を現在位置とし、 現在位置から円の中心座標までの距離をＩ（Ｘ方向）、Ｊ（Ｙ 方向） 、Ｋ（Ｚ方向）で指定する。Ｒ指定はしない。 図７ 解） アブソリュート Ａ→Ａ Ｇ９０ Ｇ０２ Ｘ０ Ｙ５０．０ Ｉ０ Ｊ－５０．０ 解） アブソリュート Ａ→Ｂ Ｇ９０ Ｂ→Ｃ Ｃ→Ｄ Ｄ→Ｅ Ｅ→Ｆ Ｆ→Ｂ Ｇ０１ Ｇ０２ Ｇ０３ Ｇ０２ Ｇ０３ Ｇ０３ Ｘ０ Ｘ－６０．０ Ｘ０ Ｘ６０．０ Ｘ３０．０ Ｘ０ Ｙ－６０．０ Ｙ０ Ｙ６０．０ Ｙ０ Ｙ－３０．０ Ｙ－６０．０ Ｒ６０．０ Ｒ６０．０ Ｒ６０．０ Ｒ３０．０ Ｒ－３０．０ インクリメンタル Ａ→Ｂ Ｇ９１ Ｇ０１ Ｂ→Ｃ Ｇ０２ Ｃ→Ｄ Ｇ０３ Ｄ→Ｅ Ｇ０２ Ｅ→Ｆ Ｇ０３ Ｆ→Ｂ Ｇ０３ Ｘ－３０．０ Ｘ－６０．０ Ｘ６０．０ Ｘ６０．０ Ｘ－３０．０ Ｘ－３０．０ Ｙ０ Ｙ６０．０ Ｙ６０．０ Ｙ－６０．０ Ｙ－３０．０ Ｙ－３０．０ Ｒ６０．０ Ｒ６０．０ Ｒ６０．０ Ｒ３０．０ Ｒ－３０．０ 練習問題２ 図９のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｃ→Ｄ→Ａの動きを考えよ。 練習問題３ 図１０のＺ方向のＦ→Ｇ→Ｈ→Ｆの動きを考えよ。 図９ 解） アブソリュート Ａ→Ｂ 図１０ Ｂ→Ｃ Ｃ→Ｃ 解） アブソリュート Ｃ→Ｄ Ｆ→Ｇ Ｄ→Ａ Ｇ→Ｈ Ｈ→Ｆ インクリメンタル Ｆ→Ｇ Ｇ→Ｈ Ｈ→Ｆ 練習問題４ 次のプログラムの工具軌跡をグラフ上に表示せよ。 練習問題５ 次のプログラムの工具軌跡をグラフ上に表示せよ。 Ｇ９２ Ｘ０ Ｇ９０ Ｇ００ Ｘ－２５．０ Ｇ０１ Ｘ－１５．０ Ｘ－１０．０ Ｘ１５．０ Ｘ５．０ Ｘ２５．０ Ｇ００ Ｘ－１０．０ Ｇ０１ Ｘ－２５．０ Ｇ９１ Ｇ００ Ｘ２５．０ Ｙ２５．０ Ｇ０１ Ｘ－３５．０ Ｙ５．０ Ｘ－５．０ Ｙ－２５．０ Ｙ－２０．０ Ｘ１５．０ Ｙ１０．０ Ｘ２０．０ Ｙ－２０．０ Ｙ２５．０ Ｘ５．０ Ｙ２０．０ Ｇ００ Ｘ－２５．０ Ｙ－２０．０ Ｇ００ Ｘ０ Ｙ０ Ｙ３０．０ Ｙ３５．０ Ｙ３０．０ Ｙ１０．０ Ｙ－１５．０ Ｙ－１５．０ Ｙ１０．０ Ｙ３０．０ Ｙ０ Ｆ２００ Ｆ１００ Ｆ２００ 練習問題６ 次のプログラムの工具軌跡をグラフ上に表示せよ。 練習問題７ 次のプログラムの工具軌跡をグラフ上に表示せよ。 Ｇ９１ Ｇ００ Ｇ０２ Ｇ０１ Ｇ０３ Ｇ０２ Ｇ０１ Ｇ０３ Ｇ００ Ｇ９２ Ｇ９０ Ｇ００ Ｇ０２ Ｇ０１ Ｇ９１ Ｇ０２ Ｘ５．０ Ｘ１５．０ Ｙ２０．０ Ｙ－１５．０ Ｙ－３０．０ Ｘ－３０．０ Ｙ２０．０ Ｘ１５．０ Ｘ１０．０ Ｙ１０．０ Ｘ－１５．０ Ｙ－５．０ Ｒ－１５．０ Ｒ１５．０ Ｒ１０．０ Ｒ１０．０ Ｆ３００ Ｘ０ Ｘ１５．０ Ｘ２５．０ Ｙ０ Ｙ２５．０ Ｙ１５．０ Ｙ－１５．０ Ｘ－１５．０ Ｙ－１５．０ Ｘ－５．０ Ｙ５．０ Ｇ０３ Ｘ－３０．０ Ｇ０１ Ｘ－５．０ Ｇ９０ Ｘ－２０．０ Ｙ１５．０ Ｘ１５．０ Ｇ００ Ｘ０ Ｙ０ Ｒ１０．０ Ｆ１００ Ｒ１５．０ Ｒ５．０ Ｒ１５．０ ６．ＮＣプログラムの構成 ＮＣプログラムは次の３つから構成されている。 （ａ）出だし （ｂ）切削命令 （ｃ）終わり （ａ）と（ｃ）の命令文は原則同じものであり、各自で作成するプログラムは （ｂ）切削命令だけとなる。 以下２つの構成について詳細を示す。 （ａ）出だし % O2040 G90 G92 X257.0 Y141.0 Z365.3 T03 M06 G00 X0 Y0 Z0 S2000 F200 M03 プログラムの最初に必ず入力する プログラム番号 O(ｵｰ)+入学年度+出席番号 アブソリュート座標を宣言 プログラム座標原点指定(T03 の場合) 工具(T03＝φ4)指定 工具交換 プログラム座標原点へ早送り 回転数・送り速度指定・刃物正転開始 （ｃ）終わり G01 Z0 M05 G28 X0 Y0 Z0 G92 X0 Y0 Z0 T00 M06 M30 % 刃物退避 主軸停止 自動原点復帰 プログラム座標原点キャンセル 工具外し(空ホルダーと工具交換) プログラム終了 プログラムの最後に必ず入力する
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