NCプログラムとは？NC装置とよく使われるNCコードの種類を解説

　 　 　

NCとは、「NC工作機械」で使われる制御装置です。
NCを使いあらかじめ工作機械に加工プログラムを入力することで、 おなじモノを精度よく加工 することができます。

「機械の仕組みはわかるけど、NCはすこし苦手…」のかたも多いのではないでしょうか。

この記事では、わかりづらいNCの全体像から、「Gコード」や「Mコード」など現場でよく使われるNCコードまで、かんたんに解説しています。

NC工作機械で使われるNCってなに？

NCとは、「NC工作機械」で使われる制御装置です。
NCを使いあらかじめ機械に加工プログラムを入力することで、おなじモノを精度よく加工することができます。

ATC（自動工具交換システム）や、 さまざまな自動化装置と組み合わせることで24時間の無人稼働も可能。
多品種・大量生産の現場には欠かせない装置 です。

最近では高性能のパソコンを搭載したNCや、インターネットにつながるIoT対応のNCなども登場。
NCに人工知能（AI）を搭載した熱変位補正システムなど、さまざまな加工支援プログラムを搭載したNC工作機械も増えています。

NCプログラム：
NC装置で制御される工作機械やロボットの動作を指令するプログラム．
通常，アドレスと数値の組合せで構成されるコードで記述され，制御軸に沿った移動量などが与えられる．

引用元： 一般社団法人 日本機械学会「NCプログラム」

機械をコントロールするための装置を「NC装置」、そのNC装置を動かすためのプログラムを「NCプログラム」とよびます。

〈NC〉と〈CNC〉の違い

NCとCNCは、制御装置の種類によって区別されています。
現場ではコンピュータを搭載している〔NC〕も多く、〔CNC〕と厳密なよび分けはされていません。

NCとは

NC：数値制御〔Numerically Controlled〕の略

制御装置にトランジスタや演算回路を使ったもので、1950年ごろに登場。
古いNCではプログラムの入力に、穴の空いた紙テープ（パンチシート）を使っていました。

CNCとは

CNC：コンピュータ数値制御〔Computerized Numerically Controlled〕の略

NCの制御装置をコンピュータに置き換えたもので、1980年ごろに登場。
金属加工の現場でよくみかける「制御コントローラ」や「タッチパネル」を備えた装置です。

NC装置について

NC装置は、加工プログラムをもとにNC工作機械の動きを制御するシステムの総称です。

プログラムの順番をコントロールする「シーケンス制御部」や、主軸やテーブルの駆動をコントロールする「サーボ制御部」など、さまざまな機能から構成されています。

NC装置の種類（FANUCや三菱など）

NC装置はメーカーによってさまざまな種類があり、NC装置によって機能や加工効率が変わってきます。

NC装置メーカーによっては、マクロ（プログラムの応用機能）や独自の加工プログラムなど、扱い方が違うため、複数のNC工作機機械を扱う場合には注意が必要です。

代表的なNC装置とメーカー

NC装置の構成

NC装置は、4つの要素から構成されています。

• 1.表示制御部（NC操作パネル）
• 2.数値演算部
• 3.シーケンス制御部
• 4.サーボ制御部（サーボシステム）

1.表示制御部（NC操作パネル）

表示制御部は、オペレーターが操作をするためのパネル部分です。
NCプログラムの入力や編集、加工内容の確認など、さまざまな操作ができます。

Windowを搭載して使いやすさを向上させたオープンCNCや、タッチパネルの操作盤の搭載も増えています。

NC操作パネルの例（一般的なNC旋盤）

引用元：厚生労働省｜指導者向けマニュアル 機械加工（数値制御旋盤作業）編

◎パネルのレイアウトや機能は、機種によって異なります

2.数値演算部

数値演算部は、NC装置の頭脳の役割を果たします。
入力されたNCプログラムをコンピュータで演算し、「シーケンス制御部」と「サーボ制御部」に、加工指令を伝達します。

工場内のほかのNC工作機械とつながって情報を共有したり、加工状況のモニタリングもできます。

3.シーケンス制御部

シーケンス制御部は、PLC（プログラマブル・ロジック・コントローラー）の役割を果たします。

「数値演算部」から送られてくる指令をもとに、NC工作機械に搭載されたさまざまなセンサーや周辺機器を正確にコントロールします。

4.サーボ制御部（サーボシステム）

サーボ制御部は、主軸やテーブルの位置・回転・スピードをコントロールするために欠かせない機構です。
「数値演算部」から指令を受け、ACサーボモータ（AC主軸）によって工具や加工ワークを駆動します。

サーボモータの位置や回転速度の検出には「リニアエンコーダー」「ロータリーエンコーダー」などの高精度センサが使われ、その情報はリアルタイムにNCにフィードバックされます。

NC工作機械の高精度加工を実現するため、安定した再現性と応答性が要求されます。

NCプログラムについて

NCプログラムは、NC工作機械を動かすための加工プログラムです。

「コード」とよばれるデータをNC装置に入力し、NC内部のコンピュータが演算をすることで、主軸やテーブルを動かします。

NCプログラムでは、切削条件や加工手順はもちろんのこと、ATC（自動工具交換システム）の交換工具のタイミングや、クーラントのON/OFFなど、さまざまな命令を記述していきます。

NCプログラムの入力方法

NC装置へのプログラムの入力には、オペレーターによる「マニュアル入力」と、PCを使った「デジタル入力」があります。

NC装置に入力されたプログラムは、「数値演算部」のメモリに記憶され、加工にあわせてよびだされます。

操作盤を使ってNC装置へ直接入力する

手書きのNCプログラムを使った方法です。

オペレーターがNC操作パネルに直接キーを打ちこみ、プログラムを入力。
MDI（Manual Data Input）ともよばれ、シンプルな加工や入力済みのNCプログラムの修正でも使われます。

マニュアル操作でむずかしそうに見えますが、対話式CNCを使ったかんたんな方法もあります。

CAD/CAMを使ってNC装置へ直接入力する

CAD/CAMを使い、図面から自動でNCプログラムを生成する方法です。
生成したデータは、メモリカード（USB・CFカードなど）や、ネットを使ってNC装置に転送します。

NCプログラムの構成

NCプログラムでは、一回の動作を一行のプログラムで記述。
この一行のプログラムを「ブロック」とよび、ブロックの連続によって加工が進みます。

ブロックは、アルファベットと数字の組み合わせでできています。

NCプログラムの事例

かんたんなNCプログラムの実例をもとに、コードの内容を一行ずつ解説します。

NCプログラムのコード

NCプログラムで使われる代表的なコードと、使用例について紹介します。

※実際のコードはNC装置メーカーによってことなります。参考資料としてご覧ください。

• Gコードについて
• Mコードについて
• Sコードについて
• Tコードについて
• Fコードについて
• マクロについて

Gコードについて

Gコードは「準備機能」ともよばれ、NCプログラムのなかでも一番使われるコードです。
（Gは、ジェネラル・ファンクションの頭文字）
Gと2ケタの数字の組み合わせで、座標の設定や主軸の回転、テーブルの駆動速度などを制御します。

〈代表的なGコード〉

Mコードについて

Mコードは「補助機能」ともよばれ、移動以外の指令をサポートするコードです。
（Mは、ミセレイニアス・ファンクションの頭文字です）

Mと2ケタの数字の組み合わせで、主軸の回転や、ATCによる工具交換・クーラントのON/OFFなどを制御します。

〈代表的なMコード〉

Sコードについて

Sコードは「主軸の回転速度をコントロール」するコードです。
（Sは、スピンドル・スピード・ファンクションの頭文字です）

Sと2～4ケタの数字の組み合わせで、主軸の回転速度を決めます。

〈Sコードの使用例〉

Tコードについて

Tコードは、ATC（工具自動交換システム）の「工具を選択」するコードです。
（Tは、ツール・ファンクションの頭文字です）

Tと2ケタの数字の組み合わせで、使用する工具を指定します。

〈Tコードの使用例〉

Fコードについて

Fコードは、主軸やテーブルの「送り速度をコントロール」するコードです。
（Fは、フィード・ファンクションの頭文字です）

Fとの数字の組み合わせで、送り速度を決めます。

〈Fコードの使用例〉

マクロについて

マクロでは、一般的なプログラムでもよく使われる「if 構文」などを使うことができます。

マクロを使うことで、「タッチプローブでワークを計測し、指定の寸法に削れてなければ追加工する」など、NCプログラムをさまざまな条件に応じて自動で使い分けることが可能になります。

数値に「変数」を使うことで、おなじプログラムをさまざまな加工に使い回すこともできます。

NCの原点（機械原点とワーク原点）について

NCプログラムによる動作（X・Y・Z）の基準となる原点には、「機械原点」「ワーク原点」のふたつがあります。

NCの機械原点

NC工作機械の本体にあらかじめ設定された原点です。
すべての動作の始動基準点となります。

工作機械の各軸に内蔵されたリニアスケールを読みとり、NCにフィードバックすることで原点を認識します。

NCのワーク原点

NCプログラムで作成する、ユーザーの任意の基準点です。
「プログラム原点」や「加工原点」ともよばれます。

マシニングセンタの加工ワークの中心や、NC旋盤の加工ワークの端面を加工基準点として設定します。

ワーク原点（ワーク座標系）は、G54～G59に複数登録することで、ワークの交換や段取りをスムーズに行うことができます。

CAD／CAMとCAEについて

NCプログラムをコンピュータで作成するためには、CAD／CAMとCAEがかかせません。
それぞれの違いについて、かんたんに解説します。

CAD（キャド）とは

引用元：ポリテクセンター長野｜３次元ＣＡＤ（SolidWorks）

CADは「Computer Aided Design」の略で、図面や設計データを作成するためのソフトウェアです。

ひとむかし前には、ドラフターとよばれる手書き用の製図台が使われていましたが、現在ではほとんどの設計にCADが使われています。

金属加工の現場では、加工後の仕上がりが確認しやすい「3次元CAD」が多く使われています。

CAM（キャム）とは

CAMは「Computer Aided Manufacturing」の略で、CADデータを実際のNCプログラムに変換するためのソフトウェアです。

CADの完成予想図だけでは、加工をするこはできません。
CADの図面データをもとに、実際の工具の切削経路（カッターパス）や加工順序、使用工具を決めるのが、CAMの役割です。

性能の高いCAMを使うことで、切削工程を減らしたり、複雑な部分の高精度加工ができるようになります。
高価な工作機械の主軸とジグやワークとの衝突など防ぐために「加工シミュレーション」機能を搭載したものもあります。

CADと一体となったソフトウェアが多く、CAD/CAMとよばれます。

CAE（シーエーイー）とは

CAEは「Computer Aided Engineering」の略で、設計した製品のシミュレーションをするソフトウェアです。
設計データをもとに、耐久試験や特性をシミュレーションし解析します。

切削をする前にさまざまな構造上の欠点を見つけることで、試作のムダをなくしたり、加工不良を未然に防ぐことができます。

PLM（プロダクト・ライフサイクル・マネージメント）について

引用元：株式会社NTTデータMHIシステムズ｜PLMとは

PLMは、プロダクト・ライフサイクル・マネージメント（Product Lifecycle Management）の略で、設計・製造から最終的なトレーサビリティーまで、製品ライフサイクルを通して一元管理していく新しい概念です。

PLMではCAD/CAM/CAEのデータと、生産管理（ERP）や顧客管理（CRM）などの基幹システムを連携させることで、拠点間での情報共有を行います。

CAD/CAM/CAEの導入時には、PLMとの連携も視野に入れることがポイントとなっています。

NC工作機械で使われるNCとは？まとめ

この記事では、わかりづらいNCの全体像から、GコードやMコードなど現場でよく使われるNCコードまで、かんたんに解説しました。

すこしむずかしそうなNCですが、基本さえわかれば現場の工作機械の動きもすこしずつわかるようになり楽しさも倍増します。

本記事が、NCプログラムのはじめの一歩となればうれしいです。