CAD/CAMとは?

CAD/CAMと工作機械

自動車、航空機、発電所のタービン、医療機器、産業機械用部品や精密機器部品、家電・日用雑貨の金型など、小さいものはミクロン単位、大きいものは3階建てビルほどの高さがあるものまで、世の中に存在するありとあらゆる製品は「工作機械」によって生み出されています。

工作機械とは、「エンドミル」や「ドリル」などの工具を使用して、材料に穴を開けたり、表面を削り取ったりして、材料を所定の形状へと加工するための機械です。材料は鉄やアルミ、チタンといった様々な金属をはじめ、航空機や人工衛星などに使用される複合材、ガラスやセラミックに代表される硬脆材(硬くてもろい素材)、柔らかいものではプラスチックなどの樹脂があります。

加工の際は、できるだけ短時間できれいに加工するための順序や方法を考えつつ、「工具が折れないように」「材料が熱をもって変形しないように」「工具が機械にぶつからないように」工具を動かすスピードや回転速度に工夫を凝らしながら加工を行います。こうした工夫の積み重ねが日本のものづくりを支える職人技やノウハウとなります。

NC制御の工作機械による加工

 

現在多くの現場で使用されているのはNC工作機械です。NC工作機械の動作は、工具が移動するXYZなどの座標位置の値や工具が進む速度などを指定したNCデータと呼ばれる数値データによって制御されます。

この数値データは工作機械に直接入力することもできますが、加工方法や形状が複雑な場合に手入力では時間がかかります。そこで「PC上でこの数値データを作ってしまい、あとは工作機械にその数値データを転送する」という便利なツールが生まれることになりました。

現在、加工現場で使 用されているほとんどの工作機械には、機械を動かすための様々な指令を出す「数値制御装置(NC)」がついており、これらの機械は「NC工作機械」と呼ばれます。
NC工作機械は、工具が移動する位置情報(X,Y,Zの座標位置)や工具を動かすスピードなどの情報を含んだ「NCデータ」と呼ばれるプログラムによって制御されます。

今では、旋盤加工とマシニングが一体化となった複合旋盤加工機や同時4軸、回転4軸、同時5軸加工機などといった複雑な構成の工作機械を使用することにより、より高度で複雑な工作機械が登場し、複数の軸を同時に干渉させることなく座標値(X、Y、Z、A、B、C)を入れて制御するためには3次元CAD/CAMシステムが不可欠です。

A軸B軸C軸の説明は、用語集をご覧ください。

汎用機を使った加工

NC工作機械が登場する以前は職人さんが図面を見ながら加工する位置を確認し、工具と材料をX、Y、Zの方向にそれぞれ動かす3つのハンドルを駆使して加工を行っていました。

CADとは?

CAD(キャド)とは、パソコンの画面上で図面を作成するためのソフトウェアです。パソコン、携帯電話、自動車など身の回りにある様々な工業製品は、すべてCADで書かれた図面をもとに製造されています。

 

 CADには大きく分けて、2次元CADと3次元CADの2種類があります。 まず、2次元CADはX・Yの平面上に対して製図を行います。そのため、2次元CADで書かれた図面には側面、正面、上面などから見たそれぞれ形状が書かれています。2次元CADで書かれた形状を加工する場合、図面を見て頭の中で形状を立体的にイメージしなければならないため、経験とノウハウが非常に重要です。

 一方、3次元CADはX・Y・Zの立体空間上に製図を行います。デザイン機能に重きをおいたもの、設計やモデリング機能に重きをおいたものなどシステムによって様々な特長がありますが、2次元CADでは表現が難しい複雑な曲面や曲線などが視覚的に表現できるため、近年の設計現場では3次元CADが幅広く導入されています。

 3次元CADを使った製図では、はじめにワイヤーフレーム(線)で形状の骨組みを作成します。ワイヤーフレームで囲まれた部分に対して面(サーフェス)を張っていく手法を「サーフェスモデリング」と呼び、自動車のボディや家電製品など、曲面を多用したデザイン性の高い形状を表現する際に使用されています。

 一方、ワイヤーフレームから任意の高さへ粘土をのせるように形状を作っていく手法を「ソリッドモデリング」と呼びます。立体形状がつくりやすい、寸法の変更が容易、設計した部品同士を組み合わせて動作確認が可能などの特徴があり、OA機器や産業機械などの設計に広く利用されています。

 

CAMとは?

CAM(キャム)とは、パソコン上でNC工作機械の加工プログラム(NCデータ)を作成するソフトウェアです。
加工プログラムは作業者が工作機械に直接入力することもできますが、加工方法や形状が複雑な場合はとても時間がかかります。そこで、パソコン上でプログラムを作り、工作機械に転送して加工するためのツールとして「CAM」が誕生しました。CAMを大きく分けると、加工条件の細かい設定はできないものの比較的すぐに使える全自動型のCAMと、コダワリの加工条件を細かく設定できる汎用型のCAMの2種類があります。

CAMでは、CADで作成された形状に対し、「使用する工具」「工具の動かし方」「加工するスピード」などの情報を設定することで「ツールパス」と呼ばれる工具の軌跡情報を作成します。ツールパスはパソコン上で視覚的に検証することができるため、「工具が材料に食い込んだ」「工具が機械に当たった」など、データに問題がある場合でも工作機械を動かす前に発見することができます。

ツールパスは「CL(カッターロケーション)データ」とも呼ばれ、それぞれのCAM独自の言語で出力されます。そのためCLデータの状態では工作機械を動かすことはできません。そこで、『ポストプロセッサ』と呼ばれる「CAMの言語を工作機械の言語に変える翻訳機」を使うことで、CLデータは工作機械(身体)に搭載されている制御盤(脳)が理解できる「NCデータ」へと変換され加工を行います。

 

CAD/CAMとは?

CADとCAMの両方の機能をあわせ持つシステムです。 設計からNCデータの作成までをすべて同じシステム内で行うことができます。また、取引先から支給されたCADデータを読み込んだ後、加工する内容にあわせて形状を編集するといった作業も可能です。現在市場にあるCAMソフトの多くはいわゆるCAD/CAMの構成となっています。

 

Mastercamとは?

Mastercamは、CADとCAMの機能を併せ持つ、世界で一番インストールされているCAD/CAMシステムです。
CAD機能はソリッド・サーフェス融合型のハイブリッドモデラーとなっており、デザイン重視の形状も寸法重視の形状も作成することが可能です。CAM機能はマシニングセンタ(最大同時5軸)、旋盤、複合加工機(マシニング+旋盤の機能)、ワイヤ放電加工機、木工加工機など様々な工作機械のNCデータが作成でき、加工内容や業種を問わず対応が可能です。

 さらに、CAMの良し悪しを決める重要なポイントとして「ポストプロセッサ」のラインナップとそのカスタマイズ力、サポート力が挙げられますが、ゼネテックの技術スタッフの多くは現場出身者のため、豊富な経験とノウハウに裏打ちされた、質の高いポストプロセッサ、技術サポートを提供しております。

 

産業用ロボットとは?ロボットティーチングとは?はこちら!

Mastercamは世界No.1のインストール台数実績を誇る3次元CAD/CAMシステムです。
.
Last Update 2016-08-02
Copyright© 2016 GENETEC CORP. ALL RIGHTS RESERVED.