CNC プログラミング ソフトウェアとは、CNC プログラムの作成、編集、シミュレーション、管理機能を搭載したソフトウェアです。CNC 工作機械のプログラミングと制御をサポートする各種機能とグラフィカル インターフェイスを備えています。
CNC プログラミングには、工作機械の種類やメーカー、ユーザーや組織のニーズによって、さまざまな種類のソフトウェアが使用されます。これらのソフトウェア ツールはそれぞれに機能や互換性、使いやすさのレベルが異なるため、CNC 工作機械の機能や用途に合わせて適切なソフトウェアを選択することが重要です。
メーカーは CNC プログラミング機能を使用することで機械加工を自動化し、精度や効率性、柔軟性を高めることができます。複雑なパーツの製造においても、一貫して高品質なパーツをスピーディーに作成できるため、最新の製造プロセスに欠かせないソリューションとなっています。
G コード （英語） は、コンピューター数値制御（CNC）工作機械を制御するためのプログラミング言語で、切削工具、スピンドル、補助工具など、CNC 工作機械のさまざまなコンポーネントの移動、配置、操作を指示するためのコマンドや命令で構成されています。
G コード コマンドは通常、文字と数字の組み合わせで示されます。各コマンドが特定の機能を備えており、CNC 工作機械はこれらのコマンドを順番に実行していきます。工具動作やスピンドル速度、送り速度、工具変更、クーラント制御など、さまざまな操作を実行するための G コード コマンドがあります。
CNC ルーターは一般的に木工に使用されるもので、卓上型の 3 軸構成から、部屋ほどの大きさに及ぶ 5 軸構成まで、さまざまなサイズやスタイルのものがあります。
CNC プラズマ カッターは、高温プラズマ ジェットを利用して導電性の高い金属を切削するために使われます。この種の CNC 工作機械では、低コストで高精度な加工を行えます。
レーザー カッターでは、レーザーのパワーによって、さまざまな種類や厚さの材料を切削できます。金属も切ることができます。
CNC 旋盤では、ワークピースを回転させながらさまざまな切削工具で加工し、回転プロファイルのパーツを作成します。CNC 旋盤のプログラミングは多くの場合、手作業で行われます。
ミルターン加工機は、切削と旋削を組み合わせて 1 つの工作機械としたものです。旋盤のような回転プロファイルを作成できます。
フライス加工機には、2 軸構成から 5 軸構成までのさまざまな種類があります。
複合軸加工は、3 軸加工の構成に最大 2 つの回転軸を追加したものです。これにより、パーツのより広い範囲を加工できます。
CNC ウォータージェット カッターは、高圧水と研磨剤の組み合わせでパーツを切断します。
統合された CAD/CAM 機能が特徴的な Fusion 360 は、CNC プログラミングに広く使用されています。Fusion 360 では、パーツの 3D モデルを設計し、これを作成するための CNC 加工ツールパスと G コードを生成できます。
Fusion 360 では 3D モデルを作成・編集し、その加工方法を定義できるほか、フライス加工や旋盤加工、ルーター加工などのさまざまな CNC プロセスのツールパスを生成できます。Fusion 360 は、ツールパス加工法、シミュレーション （英語）、ポスト処理 （英語）、工作機械の工具ライブラリ （英語）管理など、さまざまな CAM 機能を備えています。
この CAM 機能を使用して、切削工具を定義したり、送り速度やスピンドル速度などの加工パラメーターを設定したり、切削方法を選択したり、加工プロセスのシミュレーションを実行してエラーや衝突を検出、回避 （英語） したりできます。CAM のセットアップが完了すると、Fusion 360 は対応する G コードを生成し、このコードを CNC 工作機械に送信して加工を行います。
複雑な操作を自動化することで、加工精度を高め、手作業や人為的ミスを最小限に減らし、生産性を向上させることができます。
CNC プログラミングによって加工時間を効率化し、ツールパスを最適化し、アイドル時間を最小化し、材料の無駄を削減できます。
CNC プログラムを変更するだけで、同じ工作機械でさまざまに異なるパーツを作成できます。生産ニーズの変化 （英語）に合わせて柔軟にパーツを変更し、迅速に加工方法をセットアップできる高い汎用性を備えています。
CNC プログラムの作成とテストが一度完了したら、これを何度でも繰り返し使用して、同一のパーツを作成できます。これは、精度と品質管理を徹底する必要がある業界にとって重要なポイントです。
プログラムを正しくセットアップすれば、工作機械はプログラム通りに正確に動作します。疲労、不注意、スキルのばらつきなどの人的な要因によってミスが生じるリスクを軽減できます。
CNC プログラミングでは、高速加工、多軸加工、負荷制御、複雑な工具配置などの高度な加工技術や機能を活用できます。
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Autodesk Fusion 360 は、3D モデリング、CAD、CAM、CAE、PCB ソフトウェアが統合された、製品設計・製造向けのクラウドベースのプラットフォームです。2D、2.5D、3 軸、3+2 軸、5 軸の加工方法に対応する CAD/CAM/CNC 統合プログラミング ツールを搭載します。Autodesk Fusion 360 には、個人用の無償版から商用サブスクリプションまで、さまざまなライセンス オプションがあります。また、ニーズに合わせて拡張機能を追加して、さらに高度な機能を利用することもできます。
コンピューター数値制御（CNC）工作機械のプログラミングとは、命令を組み合わせて CNC 工作機械の動作と機能を定義するプロセスです。これらの命令を CNC 工作機で実行することで、原材料を加工し、製品を作成することができます。ルーター、フライス盤、旋盤、ミルターン、ターンミル、マルチタスク センター、ワイヤ放電加工（EDM）、産業用ロボットなど、さまざまな種類の工作機械を CNC プログラミングで制御できます。
通常、使用する工作機械がどんな種類かに関わらず、1) CNC 工作機械に組み込まれたヒューマン インターフェイスを介した手動データ入力（MDI）、または 2) オフラインの CAM （コンピューター支援設計）ソフトウェアを使用したデジタル ファイルの生成、のいずれかの方法で命令を作成します。
近年は、パーツが非常に複雑になりつつあります。そしてこれに伴い、パーツの品質向上と全体的な運用効率（OOE）の向上が必要となり、結果的に多くのメーカーが手動データ入力（MDI）によるCNC プログラミングから CAM ソフトウェアへと移行しています。
Autodesk Fusion 360 などの CAM ソフトウェアを使用して、工作機械の動作を制御するために必要な命令を記述したデジタル ファイル（NC プログラム）を作成します。この NC プログラムで加工プロセス全体を定義します。多くの場合、工作機械や切削工具、ワークピース保持具のデジタル ツインを使用して、このプログラムを作成します。この「オフライン」のプログラミング手法では、物理的な工作機械から離れた環境で加工プロセスを開発できます。つまり、実際に工作機械でプログラムを実行する前に、シミュレーションを行ってテストし、問題の発生を回避できます。メーカーは CAM ソフトウェアを使用することで、CNC 工作機械の使用方法を改善し、不適接な入力データによって発生する工作機械のダウンタイムやそれに伴うコストの浪費を回避できます。
基本的な CNC プログラミング手法には、次の 3 つがあります。
1) 手動データ入力（MDI）：熟練したオペレーターがさまざまな M コードや G コードを手動で入力し、NC プログラムを定義します。この種のプログラミングは、単純なパーツの加工に最適です。
2) コンピューター支援設計（CAM）の使用：1 つまたは複数のパーツ加工用ツールパスを、専用の CAM ソフトウェアを使用して作成します。CAM ソフトウェアではこれらのツールパスを書き出して、特定の CNC 工作機械に最適な M コードと G コードが含まれる NC プログラムを作成できます。CAM ソフトウェアは、同時 5 軸加工のプログラミングなど、複雑なジオメトリや加工に最適です。
3) 対話形式のプログラミング：工作機械のオペレーターが、定義済みのルーチンを使用してシンプルな機械加工を行います（例えば、ウィザードを使用して単純な長方形ポケットを自動的にプログラムするなど）。この種のプログラミングは、シンプルなパーツに最適です。
一般的な NC プログラムは、G コードと M コードを組み合わせて一連の命令を構成し、CNC 工作機械がこれを実行します。
一般的に Gコード（ジオメト リコード）は、工作機械の動作方法や動作位置を制御します（例えば、ある位置から別の位置に直線軸または回転軸で移動するなど）。
M コード（マシン コード）は、工作機械のさまざまなモードや機能を制御するために使用されます（例えば、クーラントをオンにする、カッターをスピンドルにロードする、スピンドルをアクティブ化して時計回りに回転させる、工作機械を絶対モードまたは増分モードのどちらかで配置するなど）。
CNC プログラムの長さは、加工するコンポーネントによって異なります。例えば、コンポーネントにドリルでいくつかの穴を開けるような単純なプログラムは数行のコードで作成でき、サイズは数キロバイトで、任意の CAM ソフトウェアでほんの数秒で生成できます。パーツがより複雑になり、サイズが大きくなるほど、加工に必要な CNC プログラムのサイズも大きくなり、計算にかかる時間や CNC 工作機械で実行する時間も長くなります。
