CNC工作機械の消費空気量はどのように算出するのか

CNC工作機械の空気消費構成を理解する

ガス消費量を算定する前に、まずCNC工作機械の稼働中にどの部位で圧縮空気が消費されるのかを明確にする必要があります。一般に、CNCの消費箇所は主として次のようなものがあります。主軸中心にエア吹き、空気圧治具、自動工具交換機構および切削領域の冷却吹き払い加工方法や工作機械の構成によって、消費空気量の割合は異なります。たとえば、工具交換が頻繁に行われたり、空気圧式クランプを多用したりする工作機械では、瞬間的な消費空気量が著しく増加します。

基礎ガス消費量の算定方法

CNC装置1台あたりの空気消費量を推定する最も正確な方法は、機器メーカーが提示する技術仕様書を参照すること、あるいは現場での実測により基礎データを取得することです。具体的には、以下の手順で進めることができます。

• 機器の銘板または取扱説明書をご参照ください：空気消費量またはガス消費量のパラメータを検索し、通常はリットル毎分または立方メートル毎分を単位として用いる。
• 同時使用係数の確定工作機械の各空気圧部品が同時に最大消費流量に達することはほとんどありません。したがって、銘板に記載された最大消費流量に同時使用係数を乗じる必要があります。この係数は通常0.6から0.8の範囲とされ、これにより平均的な実際の消費流量が算出されます。
• ピーク需要を考慮する自動工具交換など、瞬時に大量の空気を消費する動作については、そのピーク時の消費流量と持続時間を記録し、供給システムが瞬時の圧力要求に十分対応できるようにしなければなりません。

実際のガス使用量に影響を与える主要な要因

理論的な推定値はしばしば実際の運用状況と乖離するため、評価に当たっては以下の影響要因を必ず考慮しなければならない。

• 加工条件の変化粗加工と仕上げ加工では、ブロー空気や冷却の要求が異なり、連続加工と断続加工でも消費空気の頻度に差があります。
• 空気圧部品の老朽化機器の使用年数が経過するにつれて、シリンダーの密封部材が劣化し、内部漏れが発生することで、不要な空気消費量が増加するおそれがあります。
• 作動圧力の設定工作機械の実際の設定圧力が公称必要圧力を上回ると、消費空気量は非線形的に増加します。

空気圧縮機選定時の留意事項

単台のCNCの正確な消費空気量を算出した後、空圧機の選定にあたってはさらに体系的な検討が必要です。まず、必ず加える必要があります配管網の漏洩損失老朽化した配管では、損失率が10％から20％に達することもあります。次に、将来に向けて生産能力拡張のための余裕を確保一般的には、総計算上の要求量に対して15％から20％の余裕を加えることが推奨されます。最終的には、工場全体の空気使用負荷曲線を踏まえ、適切な吐出圧力と吐出流量を備えた空気圧縮機を選定し、工具交換などの動作に伴う圧力変動を緩和するためのエアタンクの設置が必要かどうかを検討します。