NCプログラムとは? NC装置の構成やプログラミングの手順を解説

NCプログラムとは? NC装置の構成やプログラミングの手順を解説

NC工作機械は「NCプログラム」と呼ばれるプログラムによって、工作機械がどのように動くかを設定しています。
この記事では、NCプログラムをプログラミングして実行するためのNC装置の構成や特徴、NCプログラミングの手順などをご紹介します。

NC工作機械の「NC」とは?

工作機械の中で、手動で加工を行うのではなく、コンピューターによって位置決めして加工を行うものを「NC工作機械」と呼んでいます。NCとは「Numerical control(数値制御)」の略称です。JISでは「工作物に対する工具経路、加工に必要な作業の工程などを、それに対応する数値情報で指令する制御」をNCと定義しています。
より具体的に説明すると「工具の動きや各種速度、加工の順番を数値で表した座標と、指令を表す記号で自動的に行うこと」という意味となります。
この数値と記号の組み合わせによって行う指令が、NCプログラムという形で行われているのです。NCプログラムは、「Gコード」や「Mコード」など、専用のコードを組み合わせて行われます。

NC装置の構成

NCプログラムを制御する装置は、以下にご紹介する4つの要素から構成されています。NC装置の構成要素と、それぞれの動作をご紹介します。

・表示制御部

表示制御部は、キースイッチやキーボードなどの入力インターフェースと画面から構成される部分です。オペレータはパネル部から、NCプログラムの入力や編集、情報確認などを行います。近年は、表示制御部にタッチパネル式の画面を採用した工作機械も増えています。

・数値演算部

数値演算部は、実行するNCプログラムの演算処理を行う部分です。NC装置の頭脳にあたり、数値演算部で行った演算処理の結果を、シーケンス部とサーボ制御部に加工指令として伝達します。
工場内のNC工作機械に関する各種情報を共有できるものもあり、各工作機械の加工状況を随時確認することも可能です。

・シーケンス制御部

PLC(Programmable Logic Controller・プログラマブル ロジック コントローラ)と呼ばれる制御装置と、同様の働きをする箇所です。具体的には、工作機械に搭載された周辺機器やセンサーなどの制御を行います。

・サーボ制御部

NC工作機械には、回転方向や回転速度の制御を行える「サーボモータ」が使われています。サーボ制御部は、工作機械の主軸やテーブル、ATCなどを駆動するサーボモータの制御を、数値演算部の指令に沿って行う部分です。
サーボモータには、リニアエンコーダやリニアスケールと呼ばれる精度の高いセンサー類が搭載されています。各種センサー類からモータの位置情報が制御部に送られ、フィードバック信号によって精度の高い位置決めを行っています。

NCプログラミングの手順

NC工作機械で加工を行うためには、事前にNCプログラムを作成する必要があります。ここでは、NCプログラムを作成する際のプログラミングの手順をご紹介します。

・座標軸の決定

最初に、原点の位置とXYZ軸の方向を決定します。基本的には左右方向がX軸、奥行き(前後)方向がY軸、上下方向がZ軸となり、加工時に「X軸=0.0、Y軸=0.0、Z軸=0.0」となる箇所が原点にあたります。座標軸が5軸となる場合は、主軸以外の2軸の回転についても設定が可能です。

・準備指令の設定

工具の回転方向や回転数、加工時に噴射する切削油に関する噴射量とタイミングなど、各種指令の設定を行います。

・移動指令の入力

加工物を目的の形状に成形するため、どの工具をどのように動かすのかを入力・指令します。移動指令の入力時は、絶対値と相対値を用いて指定を行います。

・加工終了と次工程の準備指令の設定

1つの加工工程が終了したら工具の動作を一度キャンセルし、次の動作の準備に入るための指令を設定します。

・加工終了の指令

すべての加工工程が完了したタイミングで、加工作業を終了させる指令を入力します。これには、全加工の終了に伴いプログラムの実行そのものを終了させる指令も含みます。

NCプログラムを知ってNC工作機械をより活用しよう

NCプログラムのプログラミング作業は難しいというイメージをお持ちの方が多いかもしれません。しかし、実際の加工作業で使用する機会が多い数種類のコードを覚えておくだけでも、基本的なプログラミングとプログラムの実行は可能です。

NC工作機械を活用するためには、確実なNCプログラムを組む必要があります。言い換えれば、NCプログラミングを正確に行えれば機械はその通りに動くのです。
NCプログラムを習得して知識を深めれば、高精度かつ高い再現度の加工を行えるようになり、NC工作機械を用いた加工の幅も広がるでしょう。簡単なプログラミングや基本的なコードから少しずつ習得し、実際の加工時に活かしてみてはいかがでしょうか。