自動車産業における CNC 加工: 11 の技術とその応用

1. はじめに

コンピューター数値制御 (CNC) 切断は、物の製造方法を永遠に変えるカスタム部品を作成する新しい方法です。一方、CNC 加工は、金属、プラスチック、金属などのさまざまな材料の正確な成形を可能にするコンピューター制御の製造プロセスです。 CNC 加工は、コンピュータ ツールを使用して 2D および 3D 設計をコードに変換することに基づいており、優れた精度と再現性を備えています。

次に、CNC 機械がこのコードを読み取り、ワークピースに対して切削工具がどのように動くかを正確に制御します。ワークピースはベッドまたはスピンドル上に置かれ、材料を取得して形状を取得するときに機械の軸が切削工具をガイドします。必要なサイズ。

CNC 切断はさまざまな用途に使用でき、非常に正確であるため、鋼鉄、プラスチック、その他の多くの材料を使用でき、部品が満たす必要がある公差が数ミクロン程度のものを作成できるため、優れています。医療、航空宇宙、自動車産業では厳しい要求があり、この技術はこれらの分野にとって非常に重要です。

CNC マシンは、複雑で高品質な部品を製造する能力を向上させ続けます。これは現代の製造業の重要な部分です。

3. 11 テクノロジーの CNC 加工とその自動車用途

CNC 加工の応用を通じて、CNC テクノロジーが自動車産業においてその精度と重要性をどのように実証しているかを見てみましょう。

(1) CNC旋削加工

CNC 旋削は、正確なシリンダー部品を製造するために自動車業界で広く使用されている柔軟な方法です。たとえば、非常に精密で滑らかな表面が必要なクランクシャフトやカムシャフトなどのモーター部品の製造によく使用されます。

CNC 機械は、切削工具が軸に沿って移動しながら未加工の棒材を回転させ、材料を除去して必要な形状を作成します。たとえば、CNC 旋削は、旋削に必要なクランクシャフトのメイン ジャーナルとロッド ジャーナルを作成するために使用されます。ピストンの直線運動を円運動に変換します。

このプロセスにより、ジャーナルの厚さと表面仕上げが適切であることが確認されます。これは、エンジンがスムーズに動作し、長持ちするために重要です。最近では、CNC 旋盤の精度が 0.01 ミリメートル以内に達し、自動車部品の製造が可能になっています。複雑な形状のもの。

また、CNC 旋削とフライス加工のプロセスを同じセットアップで同時に実行できるため、トランスミッション ギアやホイール ハブなどの CNC 自動車部品の製造がさらに容易になります。この統合された方法により、時間が節約されるだけでなく、部品のさまざまな部分が確実に作成されます。これにより、自動車部品全体の品質と性能が向上します。

(2) CNCフライス加工

CNC フライス加工は、複雑な形状や輪郭を高い精度で作成できるため、自動車の製造において重要な部分です。回転フライス カッターのいくつかのインサートが材料を除去してエンジンの内部穴を作るために CNC フライス加工がどのように使用されるかを確認できます。 、シリンダーボアやウォータージャケット開口部など。

これらの部品は、エンジンを冷却し、燃料を効率的に燃焼させるために非常に重要です。最新の CNC フライス盤では、加工対象の部品が所定の位置に保持され、フライス工具が多数の刃先で高速回転して部品を成形します。

最新の 5 軸 CNC ミルは、±0.005 ミリメートルという小さな精度を達成できます。これにより、エンジン ブロックが適切なサイズになり、他のエンジン部品と適合することが保証されます。この精度は、車両がいかに良好かつ確実に動作するかにとって非常に重要です。

CNC フライス加工は、サスペンション アームやギアボックス ハウジングなどの部品の製造にも使用されます。これらの部品は、複雑な形状と多くの機能を備えているため、CNC フライス加工でしか実現できない柔軟性と高精度が必要です。

(3) CNC穴あけ加工

自動車分野では、ドリル加工は金属部品の穴を改良して大きくするために使用される基本的な方法であり、ブレーキ キャリパーとパッドを組み合わせるために正確な穴が必要です。物を組み立てるだけでなく、構造が一体となって熱を取り除くのにも役立ちます。

CNC 穴あけでは、ドリル ビットをホイールで保持し、ワークピースに送り込んで正確なサイズの穴をあけます。最近の CNC 穴あけツールでは、互いに ±0.01 ミリメートル以内の穴をあけることができます。ブレーキ システムの部品は完璧にフィットします。もう 1 つの用途は、エンジン ヘッドに燃料インジェクター用の穴を開けることです。穴のサイズ、形状、位置は、燃料の混合方法とエンジンの動作に直接影響します。

これらの穴は CNC 切断で非常に正確に作成できるため、エンジンの動作が向上し、出力が向上します。また、この方法により、複雑なデザインや多数の穴を 1 回のセットアップで作成できるため、生産が迅速化され、作業が容易になります。自動車部品の性能、安全性、信頼性にとって、これだけの注意と精度を持って作られることは非常に重要です。

(4) CNCねじ切り加工

自動車業界は、ファスナーやその他の重要なコンポーネントのネジ山を精密に加工するなど、高品質の CNC 自動車部品の製造において CNC テクノロジーに大きく依存しています。その重要な用途の 1 つは、ホイール ボルトが CNC で不可欠であると考えられている場合、ホイールの確実な接続を確保することです。自動車部品は、ねじの仕様に厳密に従って製造する必要があります。

CNC 自動車部品の作成に不可欠な CNC ねじ切りプロセスでは、数値プログラムがねじ切りツールをガイドしながらワークピースを回転させるコンピューター制御の旋盤を使用して、すべてのねじ山のサイズと形状が均一になるようにします。安全で信頼性の高い自動車の運行に必要な正確な基準を満たしています。

たとえば、一般的なホイール ボルトには、±0.05 ミリメートルの公差で 1.5 ミリメートルのねじ山ピッチが必要となる場合があります。このレベルの精度を達成することは、ホイールの脱落を防止し、ドライバーの安全を確保するためにも不可欠です。また、CNC ねじ切りはエンジン部品の製造にも利用されています。重要な CNC 自動車部品の 1 つであるオイル パン ボルトなど、これらのねじ山は、作動中のエンジンの振動や圧力に壊れたり変形したりすることなく十分に頑丈でなければなりません。

自動車業界では、些細な詳細が安全性とパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があるため、CNC 自動車部品の製造における CNC ねじ切りの精度は、精度と信頼性が最も重要であることを示しています。

(5) CNC複雑輪郭面旋削加工

CNC 複雑な輪郭面旋削加工は、さまざまな自動車部品の製造に使用される高度な加工方法であり、回転可能な複雑な対称形状の作成を可能にします。この技術は、自動車産業に不可欠なさまざまな複雑な部品の製造に不可欠です。

カムシャフトを作成する場合、エンジンの吸気バルブと出力バルブを制御することが非常に重要です。これらの部品には複雑な卵型 (楕円形) のローブがあり、バルブ タイミングが正しくエンジンが動作することを確認するために正確に回転する必要があります。その最高の状態で。

旋削プロセス中、大まかな円筒形の加工物が CNC 機械の中心間の所定の位置に保持され、コンピューター制御の切削工具が事前に設定されたパスに従い、ゆっくりと素材が形成されます。切削工具の位置を変更してカムローブの楕円形状を作成します。これらの形状は、自動車エンジンの厳しい要件を満たすために、わずか±0.01ミリメートルの範囲で実現されます。

このレベルの精度は、カムシャフトがエンジンのバルブトレインと連動するために必要であり、車の燃費と出力に直接影響します。このような複雑な形状を高い精度と一貫性で作成できるという事実は、現代の技術がいかに優れているかを示しています。自動車産業では、自動車用 CNC 機械加工が行われています。

(6)CNCレーザー加工

CNC レーザー加工は、レーザーの力を利用して高精度かつ迅速に自動車部品を製造するためのハイテクな方法です。レーザー加工は、自動車のボディパネルの製造に使用される高張力鋼板をきれいに正確に切断するために必要です。これらのパネルは軽くて丈夫である必要があります。

CNC レーザー加工を使用すると、コンピューター制御システムがデジタル パターンに強力なレーザーを正確に照射し、驚くべき精度で鋼板を切断するため、CNC 加工の精度は明らかです。このプロセスでは、±0.1 という精度レベルを達成できます。ミリメートル単位の精度で、ボディ パネルが車の他の部分とシームレスにフィットすることを保証し、自動車業界における CNC 加工の卓越した精度を示しています。

レーザー加工には、熱の影響を受ける領域が少なく、材料の歪みが少ないという利点もあります。これは、安全性が重要な部品の構造的完全性を維持するために重要です。この技術は、モーター部品や識別プレートなどの部品のエッチングやロゴのマークにも使用されます。またはシリアル番号を使用すると、よりカスタマイズしやすく、追跡しやすくなります。

レーザー加工は非常に効率的であるため、生産プロセスのスピードアップとコストの削減が可能となり、自動車の製造プロセスにおいて有用なツールとなっています。

(7) CNC放電加工(EDM)

「スパーク加工」とも呼ばれる CNC 放電加工 (EDM) は、従来の方法では製造が困難な精密部品を製造するための自動車業界における重要なプロセスです。

インジェクター ノズルのような複雑な形状のエンジン部品を作成する場合、これらのノズルには燃料が均一に分配され、エンジンが最高の状態で動作するように、非常に正確でなければならない非常に小さく複雑な開口部が必要です。

電極と呼ばれる導電性ツールを CNC システムによって移動させ、誘電性流体に火花を送り、±0.005 ミリメートルという小さな公差でワークピースの材料を正確に摩耗させるため、非常に小さく正確な加工が可能になります。硬化鋼やタングステンカーバイドなどの切断が難しいものは、電気をよく通すため、EDM プロセスに最適です。

EDM は、非常に複雑な形状を高い精度で作成できるため、自動車のボディ パネルの成形に使用される工具や金型の製造にも使用されます。それが車づくりにとっていかに重要かを示しています。

(8) CNCプラズマ処理

CNC プラズマ処理は、自動車業界における精密機械加工の重要なツールであり、特に金属部品の切断と成形において重要な用途の 1 つは、非常に正確できれいなエッジを持つ必要がある車体パネルや構造フレームの製造です。

プラズマ切断は、CNC プラズマ処理の一種で、非常に熱いイオン化ガス流を使用して、鋼鉄やアルミニウムなどの電気を通す金属を慎重に切断します。CNC プラズマ カッターは、詳細な計画に従って金属を切断するようにセットアップできます。車のシャーシなどを作る際には、±0.1ミリメートルの精度でシートを作ることができます。

このレベルの精度により、フレーム部品は完全に嵌合し、車両の安全性と構造を保護します。また、この方法により複雑な形状や曲線を作成することが可能になり、車両の空力特性と外観を向上させることができます。

CNC プラズマ切断は、柔軟で迅速であり、さまざまな金属や厚さに対応できるため、部品製造​​で人気があります。また、小ロットから中ロットの製品を生産するためのコスト効率の高い方法でもあるため、自動車分野では非常に価値があります。さまざまなコンポーネントを作成する業界。

(9) CNC成形

CNC 成形は、エンジニアがワークピースの寸法と仕上げが適切であることを確認できるため、自動車の製造において重要な部分です。自動車のギアを製造する場合、動力を容易に伝達できるように、正確な歯の形状とサイズを確保することが重要です。

加工物を機械テーブルに置き、複数の切削工具を使用して材料を必要な形状に研削およびフライス加工します。CNC 歯車成形機は、±0.01 ミリメートル以内の精度で歯車を製造し、確実に適合するようにします。トランスミッションシステムの他のギアと適切に接続してください。

このレベルの精度は、エンジンが良好に動作し、長期間使用できるようにするために非常に重要です。CNC 成形は、カムシャフトやクランクシャフトなどのエンジン部品に複雑な形状を与えるためにも使用され、エンジンの動作や燃料の使用量に直接影響します。このプロセスにより部品をカスタマイズできるため、メーカーはさまざまな車種や顧客の好みに合わせた幅広い部品を製造できます。

CNC 成形は、正確でさまざまな用途に使用できるため、自動車業界の厳しい基準を満たす高品質の自動車部品を製造する上で重要な部分です。

(10) CNC多軸加工

これは、CNC 多軸加工と呼ばれる高度な製造方法であり、エンジン ブロックの製造プロセスにおいて、これらのブロックは多数の穴、多孔質材料、多数の溝を含む複雑な形状をしています。 。

エンジンが最高の状態で動作するために必要な複雑な内部構造を作るには、CNC 多軸マシニング センターでワークを所定の位置に保持しながら、これらの部品を複数の機械軸上で同時に動かす必要があります。異なる方向にある複数の切削工具が連携して部品を成形します。

エンジンブロックの嵌合精度を高めるため、複雑な形状を±0.005ミリの精度で加工することが可能です。 また、コントロールアームなどのサスペンション部品の加工も多軸加工を用いています。車の正しいアライメントとハンドリングを実現するために、多くの角度とカーブが必要です。

自動車機械加工部品の単一設定での多軸移動は、寸法の正確さを維持するだけでなく、製造プロセスをスピードアップし、生産に費やす時間と費用を削減します。この技術は、現在の自動車の製造に必要な精巧さと精度を示しています。

(11) CNC超音波加工

精密な自動車部品は、超音波振動の力を利用する新しい方法である CNC 超音波加工で製造できます。この技術は、微細なディテールが必要な部品や、アクセスが難しい部品に特に適しています。

燃料を適切に噴霧するには、燃料インジェクター ノズルに小さく正確な穴を作成する必要があります。CNC 超音波加工設定では、平らな端面を持つツールを移動させるために 20 kHz 以上の超音波周波数が使用されます。研磨粒子を含む加工液中で、工具の振動によって研磨材が対象物に打ち込まれ、形状やサイズが得られるまでゆっくりと材料が磨耗します。

この方法では、最小サイズ 0.1 ミリメートル、精度 ±0.005 ミリメートルの穴を作成することができます。これは、燃料インジェクターの性能と効率にとって非常に重要です。また、超音波振動により熱量と材料応力が低減され、プロセスが容易になります。現在の高性能エンジンのような、壊れやすい部品や熱によって損傷しやすい部品に適しています。

CNC 超音波加工は、新しい製造方法が正確で信頼性の高い自動車部品の製造にどのように役立つかを示す好例です。

4. 今後の開発動向と展望

将来に目を向けると、CNC テクノロジーは、生産をより効率的かつ正確にする新しい方法で自動車の製造方法を変え続けていくことがわかります。

CNC に新しい材料と最先端のソフトウェアを追加すると、CNC はまったく新しいレベルに引き上げられ、より複雑なだけでなく、より強く、より軽量な部品を作成することが可能になります。

スマート テクノロジーとロボット工学は、生産ラインの合理化、人間によるミスの削減、製造プロセスの信頼性の向上に大きな期待を寄せており、スマート CNC マシンは自動調整と予防メンテナンスを行うことができます。

将来の生産モデルは大きな影響を受け、マスカスタマイゼーションが可能になるだけでなく標準となる、より適応性のある顧客重視のアプローチに移行するでしょう。この CNC テクノロジーの新たな発展は、自動車の製造方法を変えるだけでなく、自動車の製造方法も変えるでしょう。あらゆる分野のものづくりの品質を高めます。

5. 結論

CNC テクノロジーは今日の自動車製造において重要な部分を占めています。なぜなら、CNC テクノロジーは非常に正確で効率的であるため、困難で高品質な部品を製造することでイノベーションを加速し、自動車の走行性を向上させるためです。消費者や環境からの懸念に対処するために、この分野は維持する必要があります。新しい素材を使用し、環境に優しい方法を推進し、スマートオートメーションを使用することは、自動車の競争力を維持し、長持ちするビジネスにとって重要です。

よくある質問

1. 製造工程における表面処理とは何ですか?

製造工程における表面処理とは、製品の美しさや機能性を高めるための塗装、コーティング、研磨などの技術を指します。

2. 製造における CNC 加工の利点は何ですか?

CNC 加工の利点には、従来の加工方法と比較して精度、再現性、カスタマイズ機能が向上し、人的エラーが減少することが含まれます。

3. CNC 自動車加工は一般的な CNC 加工とどう違うのですか?

CNC 自動車機械加工は、特に自動車業界の製造ニーズに応え、特殊な要件を持つ車両に合わせたコンポーネントや部品を製造します。

4. CNC 製造における一般的な機械加工操作は何ですか?

CNC 製造における機械加工操作には、フライス加工、旋削、穴あけ、研削などが含まれ、さまざまな業界向けの複雑で精密なコンポーネントを作成します。

参考文献

1. CNC machining: milling process – Xometry. (n.d.). https://xometry.asia/zh-hans/cnc-milling-all-you-need-to-know/

2. What are the advantages of CNC machining? -Kunshan Dingjun Machinery Manufacturing Co. (n.d.). https://www.dingjunjx.com/m/news/539.html

3. What are the applications of CNC machining in the automotive industry? -Dongguan Ruisheng Precision Parts Machining. (n.d.). https://www.runsom.cn/2127.html

4. Leo, G. (2024, April 24). cnc grinding in detail: process, types, benefits and applications. aria | online manufacturing for on-demand customized services. https://www.madearia.com/zh-CN/blog/cnc-grinding-explained%EF%BC%9Aprocess-types-advantages- and-applications/.

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