CNC 製造における計測学の統合
計測は精密な製造において重要な役割を果たします。 さまざまな次元の特徴やその他の特性を測定するための理論、概念、機器、調整を提供します。
ワークを目的の形状に加工するには、設計、加工、測定というさまざまな工程が必要です。 製造された製品の適合性は、その製品が必要な用途に適合するかどうかを確認するためのさまざまな測定によって評価されます。
この記事では、次の概念について説明します。 計測学とものづくりにおける重要性、各種計測器 深さ
計測学とは何ですか?
広い範囲では、計測学は測定科学を指します。 測定装置の設計、開発、実行をカバーします。 エンジニアリング製造、科学研究、その他多くの分野で重要な用途があります。
公差は製造部品の寸法精度を確保するための基本パラメータです （ラガベンドラ、2013）。 計測学では、許容差、精度、精度、不確実性、およびこれらすべての用語が定義されます。
これらの用語とその意味、そして製造との関係を理解しましょう。
公差
計測学では、公差は次のように定義されます。 「寸法パラメータの標準値または指定値からの逸脱。これは許容可能です」」 公差はプラスまたはマイナスの値で表されます。 たとえば、±0.01 mm の公差は、部品が標準サイズまたは希望指定のサイズより最大 0.01 mm 大きくても小さくてもよいことを意味します。
製造において、公差は製造される部品や製品の品質と機能に影響を与えるため、非常に重要です。 適切な公差により、部品が意図したとおりに適合し、機能することが保証されます。 部品が必要な寸法から外れていると、正しく機能したり、他のコンポーネントと意図したように適合したりすることができません。 許容範囲.
精度
精度は、実際の値の平均が標準値または望ましい値にどの程度近いかを示す計測パラメータです。 製造においては、CAD モデルに対する正確な寸法、形状、その他の特性の違いを示します。
メーカーは精度を確保するためにいくつかの計測ツールと技術を使用しました。 精度を確保するには、精密測定機器、検査手順、品質管理プロセスが必要です。 これらのツールと手順は、部品が必要な仕様と規格を確実に満たしていることを確認するのに役立ちます。
精度
精度とは、実際の値 (機器で測定) がそれらの値の算術平均にどの程度近いかを指します。 通常、標準偏差 (𝜎) で表されます。
製造プロセスの均一性を測る指標として機能します。 たとえば、部品が高精度で製造されている場合、部品の寸法やその他の特性を連続的に測定すると、互いに非常に近い値が得られます。 逆に、部品の製造精度が低い場合、その後の測定では大きく異なる値が得られます。
製造における計測学の重要性?
計測と製造の関係
高度な製造の進化に伴い、計測学は製造プロセスをより精密かつ正確にすることに大きく貢献してきました。 計測技術がなければ、精密な製造はほぼ不可能です。 計測学の基礎的な科学技術は製造プロセスと連携して、特定の要件に従って部品を作成します。
理論上の図面または CAD モデルは、公差、 表面粗さ、 正確さと精度。 これらのパラメータは製造プロセス全体で使用されます。 図面に記載されている要件と仕様に従って部品を作成できます。
1. 原料寸法の検証
原材料の寸法精度は完成品の精度に影響を与えるため、原材料の寸法を確認することは製造工程において不可欠なステップです。 原材料のサイズや形状が適切でない場合、製造工程の下流で問題が発生し、不良品が発生する可能性があります。
原材料の寸法を検証するために、メーカーはノギス、マイクロメーター、三次元測定機 (CMM) などのさまざまな計測ツールや技術を使用します。 これらのツールを使用すると、メーカーは原材料の寸法を正確に測定し、原材料が必要な仕様を満たしていることを確認できます。 原材料が仕様を満たしていない場合、メーカーはその原材料を拒否するか、不一致を考慮して製造プロセスを調整する必要がある場合があります。
2. 寸法精度と再現性の維持。
試作および量産プロセスでは、寸法の一貫性のある部品を作成するには再現性が非常に重要です。 それは定期的な測定と欠陥の特定によってのみ可能です。
再現性により、最終製品が要求仕様を満たし、高品質であることが保証されます。 寸法が不正確または変動すると、最終製品のフィット感や機能が不十分になるなど、製造プロセスの下流で問題が発生する可能性があります。
寸法精度と再現性を維持するために、さまざまな計測ツールと手順が使用されます。 製造業者は、統計的プロセス制御 (SPC) などのプロセス制御技術も使用して、製造部品や製品の寸法を監視および制御します。
3. 問題の特定とトラブルシューティング
製造プロセスにおける問題の特定とトラブルシューティングは、計測学のもう XNUMX つの側面です。 これらの問題は、製品の欠陥、生産の遅れ、コストの増加を引き起こす可能性があります。 これらの問題を特定してトラブルシューティングを行うことで、メーカーは生産プロセスの効率と有効性を向上させることができます。 メーカーは、問題を早期に特定してトラブルシューティングすることで、これらの問題を防止し、製品の全体的な品質と信頼性を向上させることができます。
メーカーは、根本原因分析やヒットアンドトライアルなどのトラブルシューティング手法を使用して、問題の原因を見つけて解決できます。 計測学を使用して製造プロセスの問題を特定し、トラブルシューティングを行うことで、メーカーは生産プロセスの効率と有効性を向上させ、より高品質の製品を生産できます。
計測学および関連機器は、初期欠陥を検出し、プロセス制御を改善し、予防保守を容易にすることができます。 (計測と製造技術とは何ですか? 2022)。
4. 製造における計測の経済的利点
計測学は、品質管理の観点から製造だけに関係しているわけではありません。 製造プロジェクトのコスト管理にも貢献します。
製造時の正確な測定により、過剰生産、材料の無駄、欠陥部品の製造のリスクが排除されます。 したがって、計測は部品が正しい仕様に従って製造されていることを保証し、欠陥の数を減らし、製造コストを削減するのに役立ちます。
5. 研究開発における計測学の役割
計測学は、主要な特性を正確に測定することで、研究者やエンジニアが新しい製品やプロセスを理解し、改善するのに役立ちます。
たとえば、新しいヒートシンクを製造する企業は、その性能を理解し改善するために、放熱、流量、必要なエネルギー、その他の特性を測定します。
製造における一般的な計測機器
計測器
製造現場では、寸法、特徴、特性を測定するためにいくつかの計測機器が使用されます。 それらのいくつかについて詳しく説明しましょう。
カリパス
ノギスは、原材料、加工部品、完成部品の直線寸法および角度寸法を測定します。 製造現場ではノギス、ダイヤルノギス、デジタルノギスがよく使われます。 ただし、デジタルの方が正確で使いやすいです。
三次元測定機（CMM）
三次元測定機 (CMM) は、製造業界で最も一般的な測定器です。 CMM は光学およびレーザーの測定原理に基づいており、物理的な幾何学的特性を測定します。 寸法、形状、位置、方向を測定でき、複雑な形状や特徴を計算するのに役立ちます。
レーザースキャンアーム
広範囲の寸法を同時に測定できる先進的な測定器です。 レーザー スキャン アームは、さまざまな幾何学的な点を自動的にスキャンし、複雑な数学的計算を使用して必要な寸法を提供します。
表面仕上げ試験機
材料の表面仕上げは次のように測定されます。 表面仕上げ試験機。 これらの装置は、平均粗さ数値、うねり、歪みなどのさまざまな表面仕上げパラメータを測定します。
他の計測機器には次のものがあります。
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- 天びんと秤
- マイクロメーター
- 側面計
- ハイトゲージ
- デプスゲージ
- 角度ゲージ
- ねじゲージ
- 水準器
- 光コンパレータ
- ロックウェル試験機
- 引張試験機
- 圧縮試験機
- トルクテスターなど多数。
結論
計測学は、単純な寸法測定から部品や製品の品質保証まで、製造において重要な役割を果たしています。 計測は、原材料の寸法の検証、機械加工部品の検査、完成品のテストなど、製造プロセスのさまざまな段階で使用されます。 これは精密な製造に不可欠な要素であり、製造された製品の品質と機能を確保する上で重要な役割を果たします。
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よくある質問
計測学とは何ですか?
計測学は、さまざまな測定機器の設計、開発、実行を伴う科学です。
計測における公差とは何ですか?
計測における公差とは、許容され、部品の機能に影響を与えない、標準値または指定値からの寸法パラメータの偏差のことです。
製造における精度はどのように活用されますか?
製造における精度は、CAD モデルと比較した実際の寸法、形状、その他の特性の違いを示す計測パラメータです。
精度は製造プロセスの均一性とどのように関係していますか?
製造における精度とは、実際の値がそれらの値の平均に近いことを指します。 製造プロセスの均一性を測る尺度として機能します。
製造において計測学が重要なのはなぜですか?
計測は、部品や製品の品質と機能に影響を与える精度と精度を確保するのに役立つため、製造業において不可欠です。
計測は製造プロセスでどのように使用されますか?
計測は、原材料の寸法の検証、機械加工部品の検査、完成品のテストなど、製造プロセスのさまざまな段階で使用されます。 精密製造には欠かせない部品です。
参考文献
- ラガベンドラ、N. (2013)。 工学的な計測と測定。 オックスフォード大学出版局。
- とします。 計測と製造技術とは何ですか? グッドウィン大学、https://www.goodwin.edu/ より。