5-AXIS CNC5軸の NC 機能

⊙工具先端点制御があるとき・ないとき

• 工具先端点制御プログラムの X・Y・Z を工具先端（工具中心点）の位置として扱い、回転軸が回っても工具先端がプログラムどおりの位置・経路を通るよう、NC が直線軸の補正動作を自動で計算する機能。送り速度も工具先端の速度として扱える。^{[1][2][3][4][5][6]}
• 工具先端点制御がないと回転軸だけを動かすと、NC は単に軸を回すだけなので工具先端はその場にとどまらない（円弧を描いてずれる）。工具長が変わると CAM で計算し直したプログラムが要る。^[1][5][6]
• 工具先端点制御の2つの指令形式（FANUC の分類）タイプI：回転軸の角度をそのまま指令。タイプII：工具の向きをベクトル（I・J・K）で指令。タイプII は機械の構成（ヘッド回転・テーブル回転・混合）が違っても同じプログラムを使える。資料1件・参考^[3]

◇そのほかの5軸の機能

• 傾斜面加工指令（Tilted Working Plane）傾いた面に沿った座標系（傾斜座標系）を定義し、その面の上で普通の XY 平面のつもりでプログラムを書けるようにする機能。3+2 加工で最もよく使う。^{[3][7][8][1][5][9][10]}
• 傾斜面の定義のしかたオイラー角、ロール・ピッチ・ヨー角、平面上の3点、2つのベクトル、投影角、工具軸方向の6種類。^[3][8][2]
• 工具軸方向制御傾斜面加工指令で定義した面に工具が垂直になるよう、回転軸を自動で割り出す機能。割り出しで回転軸が回っても傾斜座標系が連動するので、割り出し後に座標系を設定し直さなくてよい。^[7][8]
• 回転軸の解は普通2つある同じ傾斜面に工具を垂直に向ける回転軸の角度の組は、一般に2通りある（例：A+45°/C+90° と A−45°/C−90°）。どちらを選ぶかは指定でき、指定しなければ NC が移動範囲内で近い方を選ぶ。範囲外ならエラー。資料1件・参考^[5]
• 3次元工具径補正CAM が計算したときと違う径の工具でも使えるよう、面の法線方向（正面削り）や、進行方向と工具軸に垂直な方向（側面削り）に工具径を補正する。CAM がブロックごとに面の法線ベクトルを出力する必要がある。^[1][2][5]
• 工具切削点指令（刃先点制御）工具がワークに触れる点（切削点）をプログラムで指令し、工具長・工具径・コーナ R を NC が補正する。工具を替えてもプログラムを直さずに済む。^[2][3][4]
• 工具姿勢制御（側面削りの姿勢補間）始点と終点の工具の向きの間を、工具の側面が平面を描くように補間する。側面で斜面を削るときに、工具側面による削りすぎを防ぐ。^[2][3][5][1]
• ワーク設置誤差補正ワークがプログラムの想定とずれて（平行移動・回転して）置かれていても、測った誤差を使って経路を補正し、プログラムを変えずに加工する。工具先端点制御・傾斜面加工指令の回転軸の動きにも効く。^{[2][3][11][12]}
• 3次元手動送り（工具軸方向の退避）工具が折れたときなどに、傾いた工具をその工具軸方向に手動で抜く・傾斜面に平行に動かす機能。3軸なら Z を上げれば済むが、5軸では複数軸を連動させる必要がある。^[2][4][1]
• 3次元干渉チェックテーブル・治具・主軸・工具などを直方体・円柱・平面の組合せで NC に持たせ、動く前に干渉を判定して軸を止める。手動・自動のどちらでも働く。資料1件・参考^[2][3]
• 微小線分のなめらか化CAM が出す短い直線（G1）の連続は、ブロックのつなぎ目で速度が段付きになり、面に縞や振動の跡が出る。NC 側で公差の範囲内でスプラインにまとめる・角を丸める機能がある（Siemens の COMPCAD・CYCLE832、FANUC のナノスムージング2・スムーズTCP）。^[1][2][3]

≡NC メーカーごとの指令

同じ機能でも NC によって指令が違います。下の G コード・M コードは各社の公開資料で確かめられたものだけです。FANUC の傾斜面加工指令などの G コード番号は、公開資料で確かめられなかったため載せていません。

FG93（解除・通常に戻すのは G94）

• 逆時間送り。F の値を『そのブロックを何分の1分で終えるか』として解釈する（F＝1/時間［分］）。回転軸が動くと工具先端の速度と各軸の速度の関係がブロックごとに変わるので、CAM が4・5軸プログラムでよく使う。^[17][18][19]
• G93 中は G1・G2・G3 の各ブロックに F が必須（モーダルとして引き継がない）。早送り（G0）には影響しない^[17][18]
• Haas はリセットで G94 に戻る資料1件・参考^[17]
• G93・G94・G95 を切り替えたら送りを指令し直す資料1件・参考^[19]
• グループ番号は Haas がグループ 05資料1件・参考^[17]

F の値の計算は5軸の計算で。

G94（毎分送り）のまま回転軸を動かすと

• G94（毎分送り）のまま回転軸を動かす場合の送りの意味は NC によって違う。NIST RS274NGC では、直線軸が動くブロックは『回転軸が動いていないとみなした XYZ 経路の長さ』に対する毎分送り、回転軸だけのブロックは度/分。資料1件・参考^[18]
• Heidenhain の標準では回転軸の送りは度/分なので、回転中心から工具までの距離が大きいほど実際の輪郭送りが速くなる。M116 で回転テーブル軸を mm/min として扱える。資料1件・参考^[5]
• 工具先端点制御・TRAORI・FUNCTION TCPM（F TCP）では、送りは工具先端とワークの相対速度になる。^[1][3][5]

↧工具長と回転中心

• 工具の向きを変えると、工具が長いほど直線軸の補正動作が大きくなる。工具先端点制御があれば、工具長が変わってもプログラムはそのまま使える（制御が実際の工具長で計算する）。^[1][2][3]
• 工具先端点制御を使うときは工具長補正（H 番号・工具長データ）を必ず入れる。入れないと先端位置の計算が狂い、ボールバーや機械を壊すおそれがある。^[13][6]
• 制御が使う回転中心の位置（Haas の MRZP、各社の機械構成パラメータ・キネマティクス）が実機とずれていると、回転軸を動かしたとき加工物に誤差が出る。だから回転中心の測定・補正（キネマティクス校正）が要る。^{[20][6][7][1]}
• 三菱電機は回転軸で工具軸が Z 方向でなくなっても、工具軸方向に工具長補正できる機能（工具軸方向の工具長補正）を持つ。資料1件・参考^[4]

GG コード辞典の関連ページ

• G43：工具長補正。工具先端点制御は、この考え方を工具の向き・回転軸に広げたもの
• G49：工具長補正の取消し。工具先端点制御の解除にも使う NC がある
• G53：機械座標系での位置決め。回転の前に工具を逃がすのに使う
• G68：2次元の座標回転。3次元の傾斜面加工とは別のもの
• G94：毎分送り。逆時間送り G93 と対