概要 WorkNC CAMを使用して製造された、歯科インプラント 用クラウン付きクロムコバルトディスク従来、CAMは数値制御 （NC）プログラミングツールであり、 CAD で部品の2次元（2D）または3次元（3D）モデルが生成されます。他の「コンピュータ支援」技術と同様に、CAMは製造エンジニア 、NCプログラマー、機械工 などの熟練した専門家の必要性を排除するものではありません。CAMは、高度な生産性ツールを通じて最も熟練した製造専門家の価値を活用すると同時に、視覚化、シミュレーション、最適化ツールを通じて新しい専門家のスキルを構築します。[ 12 ]
CAMツールは一般的に、モデルを対象となる機械が理解できる言語（通常はGコード） に変換する。数値制御は、工作機械だけでなく、近年では3Dプリンターにも適用されている。
歴史 CAM の初期の商用アプリケーションは、自動車および航空宇宙産業の大企業で行われました。たとえば、ピエール・ベジエ は1960 年代にルノーで自動車のボディ設計とツーリングのために CAD/CAM アプリケーション UNISURF を 開発しました。[ 13 ] カーニーとトレッカー 、ストロンバーグ・カールソン、トンプソン ・ラモ・ウールドリッジ などの企業によって製造された NC マシンを初めて入手しました。[ 14 ]
歴史的に、CAMソフトウェアには熟練したCNC 加工技術者による過剰な関与を必要とするいくつかの欠点があると見なされていました。CAMソフトウェアは、最も性能の低い機械向けにコードを出力し、各工作機械の制御は柔軟性を高めるために標準のGコード セットに追加されました。CAMソフトウェアの設定が不適切であったり、特定の工具を使用したりする場合など、プログラムが正しく実行される前にCNCマシンを手動で編集する必要が生じる場合もありました。これらの問題はどれも、思慮深いエンジニアや熟練した機械オペレーターが試作品や小ロット生産で克服できないほど深刻なものではありませんでした。Gコードはシンプルな言語です。大量生産や高精度な加工を行う工場では、経験豊富なCNC加工技術者がプログラムを手動でコーディングし、CAMソフトウェアを実行する必要があるという、別の問題に直面しました。
CADとCAD/CAM/CAE製品ライフサイクル管理 （PLM）環境の他のコンポーネントとの統合には、効果的なCADデータ交換が必要です。従来は、CADオペレーターに、 IGES 、STL 、Parasolid などの一般的なデータ形式でデータをエクスポートさせる必要がありました。これらの形式は、さまざまなソフトウェアでサポートされています。CAMソフトウェアからの出力は通常、Gコード/Mコードのシンプルなテキストファイルで、数千ものコマンドが含まれる場合もあります。このファイルは、直接数値制御（DNC）プログラムを使用して工作機械に転送されるか、最新のコントローラでは一般的な USB ストレージデバイスを使用して転送されます。
CAMパッケージは、機械工のように推論することができず、現在もできません。大量生産 に必要なレベルまでツールパスを最適化することは不可能でした。ユーザーは使用する工具の種類、加工プロセス、パスを選択する必要がありました。エンジニアはGコードプログラミングの知識を持っているかもしれませんが、小さな最適化の問題や摩耗の問題は時間とともに蓄積されます。機械加工を必要とする大量生産品は、多くの場合、鋳造などの機械を使わない方法で最初に作られます。これにより、CAMパッケージでは作成できない、手書きで短く、高度に最適化されたGコードが可能になります。
少なくとも米国では、高精度と大量生産という製造業の極限に対応できる、若くて熟練した機械工が労働力として不足している。[ 15 ] [ 16 ] 、コンピュータプログラマー やエンジニアのスキルに近づくように進化している。
懸念される典型的な領域 高速加工（工具経路の最適化を含む） 多機能加工 5軸加工 特徴認識 と加工機械加工プロセスの自動化 使いやすさ
歴史的な欠点を克服する 時が経つにつれ、CAMの歴史的な欠点は、ニッチなソリューションを提供する企業とハイエンドなソリューションを提供する企業の両方によって緩和されつつある。これは主に次の3つの分野で起こっている。
使いやすさ 製造の複雑さ PLM および拡張エンタープライズとの統合[ 17 ] 使いやすさ CAMを使い始めたばかりのユーザーにとって、プロセスウィザード、テンプレート、ライブラリ、工作機械キット、自動フィーチャーベース加工、ジョブ機能に特化したカスタマイズ可能なユーザーインターフェースといったすぐに使える機能は、ユーザーの自信を高め、学習曲線を短縮します。 エラー回避シミュレーションや最適化など、3D CAD環境とのより緊密な統合を通じて、3Dビジュアライゼーションに対するユーザーの信頼はさらに高まります。 製造の複雑さ 製造環境はますます複雑化している。製造エンジニア、NCプログラマー、機械工にとってCAMやPLMツールの必要性は、現代の航空機 システムのパイロットにとってコンピュータ支援の必要性と似ている。こうした支援なしには、現代の機械を適切に操作することはできない。最新のCAMシステムは、旋削加工 、5軸加工 、ウォータージェット加工 、レーザー ／プラズマ切断 、ワイヤ放電加工 など、あらゆる工作機械に対応しています。CAMユーザーは、効率的なツールパス、送り速度向上、工具寿命と表面仕上げの改善、理想的な切削深さを実現する最適な工具軸傾斜角を容易に生成できます。また、最新のCAMソフトウェアは、切削加工のプログラミングに加え、工作機械のプロービング などの非切削加工も制御できます。PLMおよび拡張エンタープライズLMとの統合により、コンセプト段階から完成品の現場サポートに至るまで、製造と企業業務を統合します。 ユーザーの目的に合った使いやすさを確保するため、最新のCAMソリューションは、スタンドアロンCAMシステムから完全に統合されたマルチCAD 3Dソリューションセットまで拡張可能です。これらのソリューションは、部品計画、工場文書作成、リソース管理、データ管理および交換など、製造担当者のあらゆるニーズを満たすように設計されています。これらのソリューションがツール固有の詳細情報を漏らさないようにするため、専用のツール管理ツールが使用されています。
機械加工プロセス ほとんどの機械加工は多くの段階を経て進行し、[ 18 ]
荒削り このプロセスは通常、ビレット と呼ばれる原材料、または粗鋳造品から始まり、CNC マシンが最終モデルの形状に大まかに切削し、細かい部分は無視します。フライス加工では、材料を除去する際に部品を複数回「ステップ」して切削するため、結果として段差 や階段状の外観になることがよくあります。これは、材料を水平に切削することで、機械の能力を最大限に活用します。一般的な戦略には、ジグザグクリアリング、オフセットクリアリング、プランジ荒削り、残荒削り、およびトロコイドフライス加工 (適応型クリアリング) があります。この段階での目標は、全体の寸法精度をあまり気にせずに、最短時間で最大の材料を除去することです。部品を荒削りするときは、後続の仕上げ加工で除去するために、少量の余分な材料が意図的に残されます。半仕上げ このプロセスは、モデルを不均一に近似した荒削り部品から始まり、モデルから一定のオフセット距離内に切削します。半仕上げパスでは、工具が正確に切削できるように少量の材料（スカラップと呼ばれる）を残す必要がありますが、工具と材料が切削面から逸れるほど少なすぎてはなりません。[ 19 ] ラスターパス 、ウォーターラインパス、一定ステップオーバーパス、ペンシルミリング などがあります。 仕上げ 仕上げ加工では、材料を細かいステップで何度も軽くパスして、完成部品を製造します。部品を仕上げる際、パス間のステップは最小限に抑えられ、工具のたわみや材料のスプリングバックを防ぎます。横方向の工具負荷を軽減するために、工具の接触は減少し、送り速度と主軸回転数は一般的に目標表面速度 (SFM) を維持するために増加されます。高い送り速度と回転数での軽いチップ負荷は、高速加工 (HSM) と呼ばれることが多く、高品質の結果を短時間で得ることができます。[ 20 ] 表面仕上げを 持つ非常に精度の高い部品が得られます。速度と送り速度の変更に加えて、機械工は仕上げ専用のエンドミルを用意することがよくあります。これは荒加工用エンドミルとしては決して使用されません。これは、エンドミルが切削面にチップや欠陥が発生するのを防ぎ、最終部品に筋や傷が残るのを防ぐためです。 輪郭切削加工 回転テーブルや回転ヘッド軸を備えたハードウェアのフライス加工では、輪郭加工と呼ばれる別の仕上げ加工を行うことができます。表面を近似するために細かい増分で削り落とす代わりに、ワークピースまたはツールを回転させて、ツールの切削面を理想的な部品形状に接するようにします。これにより、高い寸法精度で優れた表面仕上げが得られます。このプロセスは、複雑な曲線と重なり合う形状のため、3軸マシンだけでは加工できないタービンブレードやインペラブレードなどの複雑な有機形状の加工によく使用されます。[ 21 ]
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さらに読む Yong, Loong Tee; Moy, Peter K. (2008年9月)「コンピュータ支援設計/コンピュータ支援加工ガイド（NobelGuide™）による外科的インプラント埋入の合併症：初期臨床結果の評価」Clinical Implant Dentistry and Related Research . 10 (3): 123– 127. doi : 10.1111/j.1708-8208.2007.00082.x . PMID 18241215 . https://patents.google.com/patent/US5933353A/en Amin, SG; Ahmed, MHM; Youssef, HA (1995年12月)「有限要素解析を用いた超音波加工用音響ホーンのコンピュータ支援設計」Journal of Materials Processing Technology . 55 ( 3–4 ): 254–260 . doi : 10.1016/0924-0136(95)02015-2 .
外部リンク CADSite.ruのCADモデル Cimatron Brazil のCAD/CAM ソフトウェア CimatronE について ドラゴマッツとマンは1997年にツールパスアルゴリズムをレビューした。 オフセット曲線に基づくポケット加工（マーティン・ヘルド著） パデュー大学工学情報システム研究教育センター Sheetmetalworld.comの記事「CAMシステムの評価方法」
