旋盤のXはなぜ直径なのか：直径指定、U・Wインクリメンタル、G18平面の整理

図面も測定も直径が基準

旋盤で作る部品のほとんどは回転体です。図面にはØ30、Ø24のように直径が書かれ、作業者はマイクロメータやノギスで直径を測ります。そのため、ほとんどの旋盤制御装置はX値を直径として解釈する直径指定を基本にしています。X30.と書けば、工具先端が主軸中心から15mm離れた位置へ行くという意味です。

この方式のおかげで図面の寸法をそのまま書き写せますが、機械が実際に動く距離はその半分だということを常に意識しておく必要があります。Xを1mm変えると工具は0.5mmしか動かず、直径が1mm変わります。

画面の図が半径で表示される理由

経路を断面図として描くと、縦軸は主軸中心からの距離、つまり半径になります。CNC Path Analyzerも旋盤モードではXの指令値を半分にして描きます。例のX30.は図では高さ15の位置に、X60.は高さ30の位置に現れます。プログラムの値と図の目盛りが違って見えても正常です。

G18：旋盤の基本平面

旋盤の工具はZ(主軸方向)とX(直径方向)の2軸で動くため、円弧と補正はZX平面で計算されます。これを指定するコードがG18です。旋盤の制御装置は電源投入時に通常G18の状態ですが、フライス機能のある複合加工機ではG17やG19に変わったままプログラムが終わることがあるため、冒頭で明示する習慣をつけるとよいでしょう。

例と経路

O2003
T0101
G21 G90 G18 G40 G99
G97 S1500 M03
G00 X32. Z2.
G01 X26. F0.15
Z0.
X30. Z-2.
Z-25.
U4.
W-10.
G00 X60. Z50.
M30

例の読み方

UとW：旋盤のインクリメンタル指令

マシニングセンタはG91でインクリメンタルモードにしますが、FANUC旋盤の標準Gコード体系(A体系)には、G90/G91の代わりにアドレス文字でアブソリュートとインクリメンタルを区別する方式があります。X・Zはアブソリュート座標、U・WはそれぞれX・Zのインクリメンタルです。1つのブロックの中でX30. W-5.のように混ぜて書くこともできます。

Uも直径基準です。U4.は工具を半径で2mm外側へ動かし、直径を4mm大きくします。これを忘れて半径の感覚でUを書くと、段の高さが半分または2倍になります。

直径が変われば回転数も変えるべき理由

切削速度V(m/min)と回転数N(rpm)の関係はN = 1000 × V ÷ (π × D)です。同じ1,500rpmでも、Ø30では切削速度が約141m/minですが、Ø10では47m/minまで下がります。端面加工のように直径が小さくなり続ける作業で回転数を固定すると、中心に近づくほど面が粗くなります。

そこで旋盤はG96(周速一定制御)でVを指定すると、現在のX直径に合わせて回転数を自動で変えます。このときXが直径であることがそのまま計算に使われます。V160でØ30を削ると約1,698rpm、Ø10では約5,093rpmまで上がるため、G50 S2000のように最高回転数を制限してチャックと素材を守ります。

直径指定でよくあるミス

• 面取りの計算：C2面取りは長さ2mm、半径2mmなので、直径では4mmの差です。例のX26 → X30、Z0 → Z-2がまさにその関係です。
• 工具摩耗補正：外径が0.02mm大きく仕上がったら、Xの摩耗補正には-0.02(直径値)を入れます。半径と勘違いして-0.01を入れると半分しか補正されません。
• サイクルのU：G71の1行目のUは半径値の切込み量なので、直径の感覚とは別に読む必要があります。
• ねじの谷径：G76のXは谷径(直径)、Pはねじ山の高さ(半径)なので、単位の基準が混在しています。

よくある質問

次のステップ

CNC Path Analyzerで経路を確認