CNC 加工、または「コンピュータ数値制御」加工は、コンピュータ制御の機械を使用してさまざまな材料を正確に彫刻、成形、および製造する、広く利用されている製造方法です。この最先端技術は製造分野を完全に変革し、生産性、精度、適応性の向上を可能にしました。CNC 加工には多くの利点がありますが、他の工業プロセスと同様に、危険も伴います。
これらの危険性についての知識は、作業者の安全と職場の安全を守るために不可欠です。CNC 加工に関連するリスクを軽減し、適切な安全対策を講じれば、この技術の潜在能力を最大限に引き出しながら、従業員全員の健康と安全を守ることができます。
このブログでは、CNC 加工の潜在的な危険性とその軽減方法について説明します。
CNC 加工とは何ですか?
「CNC 加工」という用語は、コンピュータによって指示された部品や製品の製造と加工を指します。このプロセスでは、コンピュータ数値制御 (CNC) 工作機械を使用して、ワークピースを自動的に加工および調整し、不要な材料を除去します。
CNC 加工では通常、金属材料が使用され、最終製品または部品が生成されます。
減算的製造とは、コンピュータ プログラムを使用して工作機械の動きを制御する CNC 加工を指します。CNC 工作機械はさまざまな業界で使用されていますが、旋削、研削、フライス加工、旋削、および EDM が最も一般的なタイプとプロセスです。
フライス加工は、カッターを 3 方向、4 方向、または 5 方向のいずれかに回転させて、ワークピースの表面から材料を除去するプロセスです。複雑な形状の金属や、正確な切断やトリミングが必要な金属は、この方法を使用して迅速に処理できます。
ただし、円筒形の部品を作る場合は、旋盤を使用して加工します。ワークピースがシャフト上で回転すると、精密旋削工具と接触し、半径方向だけでなく軸方向の穴、溝、面取りも切削されます。
CNC 加工は、従来の手作業による加工よりもはるかに効率的で正確です。最終製品はコンピューターの設計どおりに仕上がります。
コンピュータ数値制御製造 (CNC) では完成品や部品を生産できますが、ラピッドプロトタイピングの場合に最もコスト効率が高くなります。
CNC加工の危険性を理解する
CNC 加工はコンピュータ数値制御加工とも呼ばれ、CNC マシンを使用して複雑で精巧な部品を製造します。穴あけ、旋削、フライス加工、切断は、CNC マシンが迅速かつ正確に実行できる数多くの操作の一部にすぎません。
CNC 加工装置を操作する前、またはそのような装置に近づく前に、CNC 加工装置に関連する潜在的な健康および環境リスクについて知っておく必要があります。ここでは、CNC 加工装置の一般的な危険性と問題点、およびそれらを回避または軽減するための戦略について説明します。
既存の安全対策にもかかわらず、CNC 加工には依然として軽減しなければならない潜在的なリスクが存在します。一般的なリスクには次のようなものがあります。
機械の危険性
可動部品、火花、高温の表面、鋭利なエッジ、破片、騒音などの潜在的な機械の危険は、CNC 加工中の作業者の健康と安全を深刻に脅かします。切り傷、打撲、火傷、骨折、聴力喪失、目の損傷などは、これらのリスクによって引き起こされる可能性のある傷害のほんの一部です。
手袋、耳栓、ゴーグル、靴などの保護具を着用することは、これらの危険が迫っているときに安全を保つために不可欠です。ランニングマシンを調整したり、何らかの理由でマシンに手を伸ばしたりする前に、まず電源を切り、動きが止まるまで待ってから操作を試みないでください。
エネルギー消費
CNC 加工に関しては、機械からの高エネルギー消費も環境に対する懸念事項です。温室効果ガスの排出が増加し、地球温暖化に影響を与える可能性があるからです。CNC 機械は、長時間または高速で稼働すると、大量の電力を消費します。
これらの問題は、スピンドル速度、送り速度、切削深さなどのさまざまなマシン設定とパラメータを調整することで軽減され、最適なパフォーマンスと効率が得られます。通常のメンテナンスに加えて、マシンを片付ける前に必ず電源をオフにしてください。
化学物質の危険性
冷却剤、潤滑剤、溶剤、金属粉塵などによる化学的危険は、CNC 加工中の 3 番目の潜在的脅威です。これらの化学物質にさらされると、皮膚の炎症、アレルギー反応、呼吸器系の問題、さらにはがんなどの症状を引き起こす可能性があります。
冷却剤と潤滑剤を適切に使用し、廃棄物を安全に処分することで、これらの問題が発生する可能性を大幅に減らすことができます。マスク、手袋、エプロンなどの保護具を着用し、作業エリアに新鮮な空気が十分に流れるようにしてください。機械とその周辺エリアの定期的なメンテナンスも必要であり、化学物質の吸入や摂取を避けることも必要です。
電気による危険
CNC 加工では、火災、ショック、爆発などの電気的危険も懸念されます。配線の問題、絶縁不良、不適切な接地、電力サージはすべて、これらの危険の原因となる可能性があります。電気的危険にさらされると、心停止、火傷、感電、神経損傷などの重傷を負う可能性があります。
これらのリスクを防ぐには、常に機械とそのコンポーネントを点検して摩耗の兆候がないか確認し、問題があれば資格のある技術者に報告する必要があります。また、露出した配線や金属部品に触れないようにし、回路ブレーカーやヒューズを使用して機械を過負荷から保護する必要があります。
廃棄物管理
CNC 加工では、金属片、潤滑剤、冷却剤、梱包材など、多くの廃棄物が発生しますが、これは環境にとって大きな問題です。汚染、汚染、天然資源の枯渇は、これらの廃棄物が地球にダメージを与える可能性のある方法のほんの一部にすぎません。
リサイクル、再利用、廃棄物の削減などの廃棄物管理の実践は、これらの問題の解決に役立ちます。有害廃棄物を処分するときは、環境に優しい方法を使用し、地域のガイドラインと規制に従ってください。
社会的責任
最後に、CNC 製品の製造業者、オペレーター、および消費者の社会的責任は、CNC 加工に関連する環境問題です。CNC 加工には、雇用の創出、品質の向上、コストの削減、労働者の解雇、権利の侵害、地域社会への危害など、社会にプラスの影響とマイナスの影響の両方があります。
自分の選択や行動が他人や環境にどのような影響を与えるかを考え、公平性、持続可能性、透明性の基準を遵守して、CNC 加工が適切に行われるようにする必要があります。
CNC加工における安全上の考慮事項
CNC 加工作業をリスクのない方法で実行するには、さまざまな予防的安全策を実施する必要があります。これらの予防策は、潜在的な危険を減らし、オペレーターを保護し、作業環境をより安全にすることを目的としています。CNC マシンでの作業に関する最も重要な予防策をいくつか見ていきましょう。
CNC 加工における最も重要な安全上の注意事項をいくつか見てみましょう。
操作のトレーニングを受けた CNC マシンのみを使用してください。
CNC 加工中に作業員を保護するのは、簡単なことのように思えるかもしれません。しかし、経験の浅い作業員にほとんど指導せずに CNC マシンを扱わせている企業があることは驚くべきことです。
トレーニングが不十分だと、避けられるはずの事故や事件が頻繁に発生します。経験の浅い作業員がもたらす危険を減らすために、企業は徹底したトレーニングと教育を重視する必要があります。その結果、事故の可能性が減り、より安全な作業環境が生まれます。
バーがスピンドルから突き出ないようにしてください。
これは、G コード プログラミングとは関係のない問題であり、使用されているアプリケーションやプロセスに関係しています。バー フィーダーは、製造施設で 1 本のバーから複数の部品を加工するためによく使用されます。CNC 旋盤はバーのフィーディングによく使用されますが、これは事実です。バー フィーダーには、最大 15 フィート (5 m) の長さのバー全体が収められています。バーは、この上にしっかりと置くことができます。
一部のビジネスでは、バーの供給は必要ありません。機会があれば、バー フィーダーの代わりにバー プーラーを使用します。バーの「供給」中は、タレットに収納された専用ツールがバーを引き抜きます。このような用途では、バーは常にマシンのスピンドルより短い距離に維持する必要があります。そうしないと、突出した部分が、たとえわずかでもサポートされなくなります。
スピンドルが加工速度に達すると、内部応力によりバーはスピンドルで急速に 90 度の角度に曲がります。バーのこの曲がった部分は折れて作業場を飛び回る恐れがあります。あるいは、バーがそのまま付着したままになる可能性もあります。いずれの場合も、機械にとっても、その場にいる人にとっても悲惨な結果になります。
切削工具を使用するときは旋盤センターに注意してください。
切削しやすい材料（アルミニウムやワックスなど）のみを扱う人や、浅い切削のみを行う人は、この点について心配する必要はありません（仕上げ作業など）。力のかかる作業（荒削り、旋削、面取りなど）に使用する工具の柄が、機械のベッドとウェイ システムが機械加工プロセスの結果として吸収すると予想される力の量に対応していることを確認してください。機械のコンポーネントが引き離されてウェイ システムに遊びが生じることはありません。時間が経つと、機械がガタガタと音を立て、サイズに問題が生じ始めます。
過酷な切削条件や不適切なワーク保持およびサポートを避けてください。
G コード プログラムを生成するために使用されるプロセスは、上記の問題の原因だけではないかもしれませんが、問題に影響を与えます。機械加工操作は本質的に動的であるため、機械またはワーク保持装置が安全に処理できる範囲を超えてはなりません。CNC 機械加工プロセスをリスクフリーかつ生産的に保つには、プログラムされた機械加工操作が機械またはワーク保持装置の能力を超えてはなりません。
CNC マシンを監視する担当者を常に少なくとも 1 人配置してください。
コンピュータ数値制御マシン (CNC) が一連の所定のタスクを完了している間、部屋を離れたいという誘惑にかられることはよくあります。一見そうは思えないかもしれませんが、CNC マシンは他の機械装置と同様に、故障や誤動作を免れることはできません。そのような状況では、怪我をする可能性があります。
つまり、すべての CNC マシンには、常に少なくとも 1 人の人が監視する必要があります。オペレーターの安全を確保し、事故の可能性を減らすには、機械を注意深く監視することが不可欠です。リスクのない職場を維持するには、常に警戒と監視が必要です。予期しない出来事が 1 つ発生するだけで、深刻な被害が発生する可能性があるからです。
急速接近動作が安全であることを確認してください。
切削工具が CNC オペレータの近くに初めて持ってきたとき、オペレータは最も危険にさらされます。切削工具は機械の高速でテーブルトップに比較的近い位置まで移動します。ほとんどのプログラマの標準的な高速アプローチ距離は 0.1 インチ (約 2.5 mm) ですが、それよりも短い距離で作業するプログラマもいます。
まず、CNC クルーが最接近時に責任を負えるように準備を整えてください。これには、シングル ブロック ラピッド オーバーライド、フィード ホールド (またはドライ ラン)、および残り距離画面の使用が含まれることがよくあります。セットアップ クルーとオペレーターは、各ツールの最初の接近時にマシンを極限まで減速する必要があります。
高速アプローチ動作は、オペレーターとセットアップ スタッフが何を期待すべきかを把握できるように、一貫してプログラムする必要があります。まず、マシニング センターの x 軸と y 軸にツールを配置します。次に、z 軸に近づきます。これにより、軸が 1 つに減るため、作業が簡単になります。最初に、切削ツールを地面から 1.5 インチ (25.0 mm) 離して保持します。次に、ツールをデスクに置きます。シングル ブロック モードでは、ツールが表面からちょうど 1 インチのところで停止することがわかっているため、オペレーターは安心できます。
常に精神的な集中力を維持するようにしてください
体調が悪くて集中できない場合は、CNC 機器を操作しないでください。管理者は、従業員が異常な行動をとっている場合は帰宅させてください。従業員として、何かおかしいと感じた場合は、上司に報告してください。職場で自分や他の人に怪我を負わせるリスクを冒すよりも、シフトを数回欠勤する方が望ましいです。機械を壊して高額な修理費とダウンタイムが発生するよりは、早めに退社する方が望ましいです。これらの手順に従うことで、自分と従業員の安全を確保できます。
結論
CNC 加工、またはコンピュータ数値制御 (CNC) 加工は、コンピュータ制御の機械を使用してさまざまな材料を正確に彫刻、成形、製造する、広く使用されている製造方法です。この最先端技術は製造分野を変革し、生産性、精度、適応性の向上を可能にしました。ただし、CNC 加工には独自の危険性があり、オペレーターの安全と職場のセキュリティを維持するために、その危険性を軽減する必要があります。
CNC 加工は、コンピュータ数値制御 (CNC) 工作機械を使用して、ワークピースを自動的に処理および調整し、不要な材料を除去して、コンピュータによって指示された部品や製品の製造と加工を行います。旋削、研削、フライス加工、旋削、放電加工など、さまざまな業界で使用されています。
可動部品、火花、高温表面、鋭利な角、破片、騒音などの機械の危険は、健康と安全に重大なリスクをもたらします。保護具、エネルギー消費、化学的危険、電気的危険、廃棄物管理、社会的責任はすべて、これらのリスクを回避または軽減するために不可欠な考慮事項です。
機械の危険には、可動部品、火花、高温の表面、鋭利な角、破片、騒音などがあります。保護具、冷却剤と潤滑剤の適切な使用、廃棄物の安全な処分は、これらのリスクを軽減するのに役立ちます。火災、ショック、爆発などの電気的な危険は、不適切な配線、絶縁不良、不適切な接地、電力サージによって発生する可能性があります。
リサイクル、再利用、廃棄物の削減などの廃棄物管理の実践は、汚染、汚染物質の混入、天然資源の枯渇の削減に役立ちます。社会的責任は、CNC 加工に関連するもう 1 つの環境問題であり、社会にプラスの影響とマイナスの影響の両方をもたらします。
関係者全員の安全と健康を確保するには、適切なトレーニングを受けた CNC マシンのみを使用するなど、予防的安全対策を講じることが不可欠です。これにより、事故の可能性が減り、より安全な作業スペースが生まれます。
最後に、バーがスピンドルから突き出ないようにすることが重要です。これは G コード プログラミングではなく、使用されているアプリケーションまたはプロセスに関係しています。これらの予防措置を講じることで、企業は CNC 加工の潜在能力を最大限に引き出し、従業員全員の健康と安全を守ることができます。バー フィーダーは、長さ 15 フィート (5 m) までのバーを安全に保持するために使用される装置です。バー フィーダーを必要としない企業もありますが、機会があればバー プーラーを使用できます。加工速度が 90 度に達すると、バーは急速に曲がり、機械や周囲の人に損傷を与える可能性があります。
切削工具を使用する場合は、ターニング センターを避け、工具の手が加工プロセスの力を吸収できることを確認することが重要です。これらの問題は、過酷な切削条件や不適切なワークの保持とサポートだけが原因ではなく、G コード プログラムによって、機械の能力を超えてはならない圧力が生成されます。
オペレーターの安全を確保し、事故の可能性を減らすために、常に少なくとも 1 人が CNC マシンを監視してください。 急速な接近動作は、最初は安全である必要があり、標準は 0.1 インチ (約 2.5 mm) です。 セットアップ クルーとオペレーターは、各ツールの最初の接近時にマシンをゆっくりと減速する必要があります。
オペレーターとセットアップ スタッフが何を期待すべきかを把握できるように、迅速なアプローチ動作を一貫してプログラムする必要があります。ツールは地面から 1.5 インチ (25.0 mm) 離して保持し、デスクの上に置いてください。
CNC 機器を操作するときは、精神集中を維持することが重要です。怪我やダウンタイムのリスクを冒すよりも、数回のシフトを欠席する方が望ましいです。これらの手順に従うことで、職場での自分自身と従業員の安全を確保できます。
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