NCプログラムの基礎知識と作成方法

NCプログラムというのは、いったいどのようなものなのか、作成方法などを見ていきましょう。

NCプログラムとは？

NCプログラムの「NC」とは、「Numerical Control」の略称であり、数値制御という意味で使われます。つまり、NCプログラムというのは、NC工作機械をコンピューターシステム上で数値制御をさせるためのプログラムなのです。
NC旋盤やマシニングセンタなどのような工作機械は、非常に精密な動作をすることができるので、精度の高い加工を実現できます。しかし、機械だけがあったとしても、動作を支持するプログラムがなければ、期待する加工物を作り出すことができません。そのためNCプログラムは、NC旋盤などの工作機械に命を吹き込むためのものともいえるでしょう。
数値というと、イメージしにくいかもしれませんが、「座標値」として考えてみるとわかりやすいでしょう。工作機械において、工具などを移動させるために、各軸の座標値を指定することで、思ったような動作をさせることができます。
工作機械のなかでも、NC旋盤やマシニングセンタにねじ切りや、穴あけ、カットなどの切削情報を指令するためのプログラムです。NCプログラム設定を構成して、NC旋盤などの装置に読み込ませ、登録・実行させることで、あとはNC装置がプログラムされた定義に従って、自動で作業をしてくれます。常に同じ速度や加工時間で作業を行わせることができるので、非常に精度の高いものを作り出すことができるでしょう。
プログラムというと、非常に難解な印象を持ってしまうことが多いのですが、NCプログラムは比較的シンプルで、アルファベットと数値の組み合わせで成り立っています。たとえば、平面を指定する場合は、「G17（XY平面）」「G18（ZX平面）」「G19（YZ平面）」などを指定することができます。このようにアルファベットと数字を組み合わせることで、さまざまな機能を実現させることができます。なお、NCプログラムの中では、これらのアルファベットと数字の組み合わせにおいて、アルファベットを「アドレス」、アドレスに数字をくわえたものを「ワード」として、明確に区別しています。

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NCプログラムの作成方法

PCを使って手動でNCプログラムを作成する方法には、「手打ち式」と「対話式」の2種類があります。それぞれのメリットとデメリットもあわせて説明します。

手打ち式

手打ち式とは、Gコードをテキストエディタなどで直接、記述する方法です。
最も原始的かつ自由度が高い反面、高い専門知識が求められます。

メリット

ソフトウェアの導入費用が不要で、CAMでは対応しづらい複雑な加工や治具制御も、すべてGコードでコントロールでき、特殊な要件にも柔軟に対応可能であったり、コードを逐一確認しながら作成するため、動作の流れや工具動作のイメージがつかみやすい点が、手打ち式のメリットです。

デメリット

一方、デメリットとなるのは、プログラム作成に非常に時間がかかり効率が低い点、人的ミスのリスクがある点、高い専門知識が必要になる点などです。

対話式

対話式とは、オペレーターが画面上のガイドに従って必要な数値や加工手順を入力していく方式です。タッチパネル操作による直感的な操作が可能です。

メリット

対話式のメリットとして、まず、画面遷移に沿って操作を行うため、Gコードの知識が浅くても直感的にプログラムを作成でき初心者にもわかりやすい点が挙げられます。また、パソコン不要で、工作機械に接続されたコントローラーだけでプログラム作成から実行まで行えます。 さらに誤入力を防ぐサポートが充実しており、設定エラーを軽減できます。

デメリット

対話式のデメリットは、用意された機能やテンプレートの範囲内でしか作業できないため、自由度が制限される点。また、工作機械メーカーや機種によって提供される対話式の機能に差があり、コントローラーへの依存度が高いです。

NCプログラムの作成を自動化？CAMの活用について

CAMを活用すれば、これまで手動で作成していたNCプログラム作成を、自動化することが可能です。

NCプログラムはCAMで自動作成できる

NCプログラムは、CAMやCAD/CAMを使って、加工工程の自動作成やパスの自動生成をすることが可能です。ソフトによっては、2D(2次元)だけではなく、3D(3次元)での旋盤加工指定に対応しているソフトもあります。すべてのCAD/CAMソフトが3Dに対応しているというわけではないので、3Dを視野に入れている場合は、必ず購入予定のソフトが3Dに対応しているのかを確認するようにしましょう。
NCプログラムの自動作成により、加工物製作における作業効率は、かなり向上するでしょう。NCプログラムのコードは一つひとつはシンプルなものです。しかし、精密で複雑な加工物を作るプログラミングをしようとすると、かなり細かくプログラミングしていかなければなりません。もし、すべての作業をマニュアルプログラミングさせる場合には、コードとNS旋盤などの関係性を十分に理解したうえで、移動距離や停止位置などの座標値を細かく計算して打ち込む必要があります。
また、人の手が介入すると100％の確実性を確保することができないというデメリットがあります。マニュアルプログラミングでは、どれだけ確認をしっかりしたとしても、ケアレスミスなどによって、プログラムミスを引き起こしてしまう恐れがあります。特に複雑な指令のプログラムを間違えてしまうと、途中で動作が止まったり、正確に動作をさせられなかったりといった状態になることでしょう。そのような状態になると、イチから作り直しになりますので、さらに時間がかかってしまうことになってしまいます。
CAD/CAMソフトを使うことで、たとえ初心者であっても、複雑な形状で複数の作業パターンのNCプログラムを簡単に作成できるようになります。システムがプログラムを変換させるので、プログラムコードの入力間違えなどのリスクも抑えることができるでしょう。さらに、データ作成時間を大幅に短縮して、製作工程に移ることが可能となるので、製品製造のトータル的な作業時間を大幅に削減して、業務効率化を実現させることができるようになるのです。

CAMについては、下記のページもご覧ください。
CAMとは

NCプログラムを自動作成する手順

「FeatureCAM」を例に、自動作成する流れをご紹介します。
・ソリッドデータを開きます。
・加工方向やストックサイズなどを対話形式で進めます。
・「ステップメニュー」から「フィーチャー自動認識」コマンドを選びます。
・対話形式で進めて終了させることで、加工が自動で定義されます。
・シミュレーションでチェックします。
・問題無い場合はNCデータを保存します。

CAMを活用するメリット・デメリット

NCプログラムの作成を自動化するCAMは、現代の製造現場において非常に強力なツールですが、導入にはメリットとデメリットの両面を理解することが重要です。

メリット

CAMを活用することで、NCプログラムを作成する作業時間の大幅な短縮や、加工精度の安定、学習コストの低減といったメリットが期待できます。

CAMを導入することで、NCプログラムの手動作成に比べて、作業時間の大幅な短縮と加工精度の安定という大きな効果が期待できます。 複雑な形状の加工でも、CADデータから自動でツールパスを生成するため、熟練の技術者が手作業でプログラムを組むよりもはるかに速く、正確なプログラムを作成できます。
これにより、試作期間の短縮や多品種少量生産への柔軟な対応が可能となり、生産性向上に直結します。また、人の手による入力ミスや判断のばらつきがなくなるため、加工品質が安定し、不良品の発生リスクを低減できます。

デメリット

CAM導入の最大のデメリットは、ソフトウェアの導入コストと運用コストです。 高機能なCAMソフトウェアほど初期投資が大きくなる傾向があり、中小企業にとっては大きな負担となることがあります。また、ソフトウェアの購入だけでなく、定期的なライセンス料や保守費用、バージョンアップ費用なども考慮に入れる必要があります。 さらに、CAMを最大限に活用するためには、それを操作するオペレーターがソフトウェアの機能や特性を理解し、適切にパラメータ設定を行えるようになるまでの習熟が必要です。この習熟には一定の教育期間とコストがかかることがあります。

FeatureCAMのマニュアルに関しては下記をご覧ください。
FeatureCAMのマニュアル動画集

自動でNCプログラムを作成できるフアクトおすすめの製品

製品紹介項目例

製品名「FeatureCAM」

主な特徴
FeatureCAMでは、ソリッドデータがあればその形状に対して自動でプログラムを作成します。
作成されたプログラムに対してNCデータを保存することで、データを作成することが可能です。
また、一連の流れを「カスタムマクロ」を用いて自動化することも可能です。

NCプログラムの自動作成で業務効率化の実現を

NC旋盤などの工作機械は、NCプログラムの数値制御によって、作業を自動化させることができます。NCプログラムの作成には、手動作成や自動作成があります。マニュアルプログラミングでは、シンプルな作業は簡単に作れるものの、複雑な作業になるとかなり手間がかかって、ミスのリスクも高まります。CAMやCAD/CAMを使用すれば、複雑な作業指示でも簡単にプログラムとして変換・作成できるので、大幅な作業効率の向上を期待することができるでしょう。

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