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>> 3軸CNC加工
>> 4 軸 CNC 加工
>> 5軸CNC加工
>> 内側コーナー半径を追加
>> 安定した壁を設計する
>> 穴とネジの標準化
>> 1. 設計レビュー
>> 3. 見積とプロセス計画
>> 4. 最初の記事制作
>> 5. 生産と工程内管理
>> 6. 最終検査と納品
● よくある質問
>> 3 軸 CNC 加工と 5 軸 CNC 加工の違いは何ですか?
>> CNC 加工コストを削減するにはどうすればよいですか?
>> CNC 加工の見積もりにはどのような情報が必要ですか?
● 参考文献
CNC 加工は 、精密な金属およびプラスチック部品を製造するための最も信頼性の高い製造方法の 1 つです。 これにより、製品チームは、多くの成形プロセスで必要となる多額の事前設備投資をすることなく、CAD モデルから機能的なプロトタイプに移行し、生産を繰り返すことができる柔軟性が得られます。
世界的なブランド、代理店、メーカーにとって、CNC 加工を成功させるには、有能な機械工場を選択するだけではありません。機能要件を製造可能な設計、現実的な公差計画、適切な材料の選択、および明確な検査基準に変換することが重要です。
ユーニードは、 でお客様をサポートします カスタム精密部品加工・金, 型製造・, 板金加工・ツーリングソリューション。当社のアプローチは、お客様が最初のプロトタイプから安定した生産に至るまで、情報に基づいた製造上の意思決定を行えるよう支援することに重点を置いています。
CNC加工 とはコンピュータによる数値制御による加工のことです。これは、固体のワークピースから材料を除去して完成部品を作成するサブトラクティブ製造プロセスです。
通常、プロセスは 3D CAD モデルから始まります。製造エンジニアは、CAM ソフトウェアを使用して設計を加工指示に変換します。 CNC マシンは、これらのプログラムされた命令に従って、切削工具、スピンドル速度、送り速度、ワーク保持、およびさまざまな軸間の移動を制御します。
一般的な CNC 操作には次のようなものがあります。
- フライス加工
- 回転
- 穴あけ
- つまらない
- タッピング
- リーマ加工
- ねじ切り加工
- 表面仕上げ
- 輪郭加工
CNC 加工はを実現できるため、広く使用されています 、精度、再現性、材料の柔軟性、強力な機械的性能。この部品は固体材料ストックから機械加工されるため、選択した金属またはエンジニアリング プラスチックの特性が保持されます。
CNC 加工は一般的に次の用途に使用されます。
- 機能的なプロトタイプ
- カスタム工業用部品
- 航空宇宙部品
- 自動車用備品
- 医療機器部品
- ロボット部品
- 消費者製品のハウジング
- 電子機器の筐体
- 自動化装置
- 交換部品およびメンテナンス部品
CNC 加工は汎用性が非常に高いですが、すべての部品にとって常に最も低コストのプロセスであるとは限りません。最適な製造方法は、部品の形状、材料、年間生産量、公差要件、工具の予算、および納期によって異なります。
| 製造要件 | CNC 加工が適している理由 | 検討すべきもう 1 つのプロセス |
|---|---|---|
| ワンオフプロトタイプ | 金型や金型は必要ありません | ビジュアルモデルの 3D プリント |
| 精密金属部品 | 強力な材料特性と制御された寸法 | 超微細面の研削 |
| 少量生産 | 大規模なツールへの投資を回避 | リピート率を高めるためのキャスティング |
| 複雑な多面形状 | 多軸加工によりフィーチャーへのアクセスが向上 | 適切な形状のインベストメント鋳造 |
| エンプラ部品 | 生産グレードのプラスチック素材を使用 | 大量需要に対応した射出成形 |
| カスタマイズされた産業用コンポーネント | 迅速な設計変更と制御された生産 | 適切な構造のための板金製作 |
たとえば、設計がまだ進化しているため、初期のテストのためにアルミニウム製の電子機器ハウジングを CNC 加工する場合があります。需要が増加し、ハウジングの形状が適切な場合は、後でダイカストまたは押出に移行すると、単価が削減される可能性があります。
最良のプロセスとは、製品ライフサイクル全体をサポートするプロセスです。 初期単価が低いと、工具の遅延、品質の一貫性の欠如、組み立ての問題、設計の修正の繰り返しが発生し、高価になる可能性があります。
機械軸の数は、工具へのアクセス、セットアップの複雑さ、加工効率、および生成できる形状の種類に影響します。
3 軸 CNC 機械は、X、Y、Z 軸に沿って切削工具を動かします。これは、上部からアクセスできる機能、または限られた数の再配置操作によってアクセスできる機能を備えたコンポーネントに最適です。
一般的な 3 軸アプリケーションには次のものがあります。
- 取り付けプレート
- ブラケット
- フラットパネル
- 基本的なエンクロージャ
- 治具および治具
- シンプルな筐体
- ポケット、スロット、穴
- ネジ付きの機械加工プレート
3 軸加工は、多くの場合、 単純な形状とアクセスしやすい機能を備えた部品の場合、最も経済的なオプションです。
4 軸 CNC マシンに回転軸が追加されます。加工中にワークピースを回転させることができるため、工具が複数の面に効率的にアクセスできるようになります。
このプロセスは次の場合に役立ちます。
- 円筒形の特徴
- 放射状の穴
- 円形パターン
- カムプロファイル
- シャフトおよび回転コンポーネント
- 側面特徴が繰り返される部品
4 軸加工は手動による再位置決めを減らすことで、生産効率を向上させ、処理時間を短縮できます。
5 軸 CNC マシンは、3 つの直線軸と 2 つの回転軸を使用します。これにより、切削工具は複雑な角度や届きにくい部分にアクセスできるようになります。
5 軸加工は次の用途に適しています。
- 航空宇宙部品
- ロボット部品
- 医療コンポーネント
- 複雑なハウジング
- インペラとタービンのような形状
- 深い角度のキャビティ
- 曲面
- 複数の重要な表面を持つ部品
- 高精度のコンポーネントによりセットアップが少なくて済みます
5 軸加工の主な利点は、単により複雑な形状を作成できることだけではありません。 また、部品を完成させるために必要なセットアップの数も減らすことができます。 セットアップの数が少ないほど、重要なフィーチャー間の位置合わせが改善され、繰り返しの再固定によって引き起こされるエラーの可能性が減ります。
製造容易性を考慮した優れた設計は、生産の安定性を向上させ、不必要な加工時間を削減し、避けられないコストの増加を防ぐのに役立ちます。
製造可能な部品は単純である必要はありません。切削工具の現実的なアクセス、適切な公差、部品の保持方法と検査方法を明確に理解した上で設計する必要があります。
公差は、寸法の許容可能な変動を定義します。ベアリングシート、シール面、圧入機能、または重要な位置合わせ穴には、厳しい公差が必要な場合があります。ただし、重要ではない寸法に厳しい公差を適用すると、機械加工と検査の労力が増加します。
多くの標準的な機械加工コンポーネントの一般公差は、 ±0.1 mm ～ ±0.13 mm となる場合があります。材料、部品の形状、寸法、機械のセットアップ、および検査要件に応じて、約
以下の場合には、より厳しい許容差が必要になる場合があります。
- ベアリング穴
- シャフト径
- 圧入機能
- スライド機構
- シール面
- 嵌合面
- 位置合わせ穴
- クリティカルスレッド
- 高精度の光学インターフェースまたは医療インターフェース
機能が必要とする精度を指定します。 これにより、パフォーマンス、リードタイム、コストの間のより現実的なバランスが生まれます。
CNCフライスカッターは丸いです。標準的なフライス加工操作では、完全に鋭い内部コーナーを作成することはできません。
内側コーナー半径を追加すると、部品の加工が容易になり、表面品質が向上します。半径が大きいと、多くの場合、より大きくて剛性の高い切削工具を使用できるようになり、材料をより効率的に除去できます。
内ポケットを設計する場合:
- 完全に鋭利な内側の角を避けてください
- 実用的なコーナー半径を使用する
- ポケットの深さを考慮する
- 切削工具のための十分なスペースを確保する
- 製造エンジニアと深いコーナーをレビューする
深いポケットにはより長い切削工具が必要です。長い工具は剛性が低く、加工中に振動しやすくなります。これにより、加工時間が増加し、寸法の一貫性や表面仕上げに影響を与える可能性があります。
深いキャビティを完成させる前に、次のことができるかどうかを検討してください。
- キャビティの深さを減らす
- ポケット幅を大きくする
- 別の側からのツールへのアクセスを改善します
- コンポーネントを 2 つの部分に分割します
- 異なる製造プロセスを使用する
- 多軸加工をサポートするために形状を変更します
薄い壁は切削力を受けると曲がる可能性があります。これは、アルミニウム部品、エンジニアリング プラスチック、および高い壁の形状の場合に特に重要です。
実際の壁の厚さは、材料、壁の高さ、隣接する形状、機械加工方法、および部品の最終用途によって異なります。製造レビューは、設計に薄いリブ、高い壁、または繊細な構造が含まれる場合に特に価値があります。
標準のねじ、穴サイズ、ハードウェアにより生産が簡素化され、調達リスクが軽減されます。
スレッドフィーチャーを定義する場合:
- 可能な限り共通のねじサイズを使用してください
- スルースレッドとブラインドスレッドを明確に識別します
- 必要なねじのかみ合いを定義する
- 過度に深いブラインドスレッドを避ける
- 非常に薄い壁に糸を近づけないでください。
- アプリケーションが必要とする場合にスレッド クラスを指定します
- インサート、ヘリコイル、または特殊な締結具について明確なメモを提供します
幾何学的な寸法と公差は GD&T と呼ばれることがあり、フィーチャが相互にどのように関連するかを定義するのに役立ちます。これは、コンポーネントに位置、平面度、直角度、プロファイル、同心度などの重要な要件がある場合に特に役立ちます。
GD&T は、機能上の意図を明確に伝える場合に最も価値があります。単に図面を複雑に見せるために追加しないでください。
たとえば、穴は嵌合コンポーネントと位置合わせする必要があるため、穴パターンではデータム面に対する位置公差が必要になる場合があります。単純な ± 寸法では、その組み立て要件が完全には伝わらない場合があります。
材料の選択は、部品の性能、加工時間、表面仕上げ、耐食性、重量、コストに大きな影響を与えます。
| 材質 | 主な特徴 | 一般的な用途 |
|---|---|---|
| アルミニウム6061 | 軽量、耐食性、加工が容易 | ハウジング、固定具、ブラケット、電子機器 |
| アルミニウム7075 | 6061より高強度 | 航空宇宙および性能部品 |
| ステンレス303 | 良好な機械加工性と耐食性 | シャフト、継手、工業用部品 |
| ステンレス304 | 強い耐食性 | 食品機器、医療、海洋用途 |
| ステンレス鋼316 | 耐食性の向上 | 化学、海洋、医療環境 |
| 炭素鋼 | 丈夫で経済的 | 産業機械・構造部品 |
| 真鍮 | 加工が容易、導電性、耐食性がある | バルブ、コネクタ、継手 |
| 銅 | 優れた熱伝導性と電気伝導性 | バスバー、伝熱部品 |
| チタン | 高い強度重量比 | 航空宇宙および医療部品 |
| POM/デルリン | 低摩擦と寸法安定性 | ブシュ、ギヤ、摺動部品 |
| ナイロン | 丈夫で耐摩耗性が高い | 摩耗パッド、ローラー、産業用治具 |
| ポリカーボネート | 高い耐衝撃性 | カバー、ガード、透明パーツ |
| ピーク | 高温耐性と耐薬品性 | 医療、半導体、産業部品 |
材料の選択では、最終的な作業環境を常に考慮する必要があります。
材料を選択する前に、次の質問をしてください。
- 部品は湿気、塩分、化学物質、または屋外にさらされる可能性がありますか?
- 高い強度が必要ですか、それとも軽量ですか?
- 高温でも動作しますか?
- 電気伝導性または熱伝導性が必要ですか?
- 部品には美観が必要ですか?
- 陽極酸化、メッキ、塗装、粉体塗装、または不動態化が施されますか?
- 部品には法規制への準拠や材料認証が必要ですか?
表面仕上げにより、外観、耐食性、耐摩耗性、電気的特性、製品の識別性が向上します。
一般的な仕上げオプションは次のとおりです。
- 機械加工そのままの仕上げ
- サンドブラスト
- ブラッシング
- 研磨
- ビーズブラスト
- 陽極酸化処理
- 硬質アルマイト処理
- 粉体塗装
- 絵画
- 電気メッキ
- 黒染め
- 不動態化
- レーザーマーキング
- シルクスクリーン
適切な仕上げは、材料と最終用途の要件によって異なります。
例えば：
- 陽極酸化アルミニウム は耐食性と耐久性のある装飾仕上げに適しています。
- 機械加工後の腐食性能を向上させるために、不動態化ステンレス鋼 が選択されることがよくあります。
- 粉体塗装されたシートメタルは 耐久性のある色と表面保護を提供します。
- 磨かれた真鍮やステンレス鋼は、 目に見える消費者や建築のコンポーネントに使用される場合があります。
仕上げ要件は、図面または見積依頼に含める必要があります。色が重要な場合は、カラーコード、光沢要件、テクスチャ、マスキング領域、および化粧表面の標準を指定します。
CNC 加工部品は、外観だけでなく、寸法、機能、および文書の要件を満たす能力によっても評価される必要があります。
信頼できる品質管理プロセスには次のものが含まれます。
- 入荷した材料の検証
- 材料認証のレビュー
- 最初の商品検査
- 工程中の寸法チェック
- 校正済みの測定器
- 三次元測定機検査
- ねじゲージの確認
- 表面仕上げチェック
- 最終検査報告書
- ロットトレーサビリティ
- 管理された包装とラベル付け
- 不適合への対応と是正措置
一般に CMM と呼ばれる座標測定機は、3 次元形状の検査に使用されます。手動ツールだけでは正確に測定することが難しい穴の位置、プロファイル、平面度、位置関係、その他の重要な寸法を検証できます。
厳しい要件を持つプロジェクトの場合は、生産を開始する前に検査の期待値を定義します。見積書では、プロジェクトに以下が必要かどうかを明確にする必要があります。
- 標準検査
- 寸法検査報告書
- 初品検査報告書
- 材料証明書
- 適合証明書
- 完全なロットトレーサビリティ
- 顧客固有の品質文書
明確な検査要件により、思い込みが防止され、サプライチェーン全体のコミュニケーションが改善されます。
適切に管理された CNC プロジェクトは、制御されたシーケンスに従います。各段階は、設計の誤解、生産の遅延、品質問題のリスクを軽減するのに役立ちます。
このプロセスは、CAD モデル、2D 図面、材料、表面仕上げ、公差要件、アプリケーションの詳細のレビューから始まります。
目標は、生産を開始する前に機械加工のリスクを特定することです。
製造チームは、部品の形状、工具のアクセス、壁の厚さ、ポケットの深さ、ワーク保持、機械加工のセットアップ、および検査の実現可能性を評価します。
この段階で設計を調整することで、高コストや不安定な品質を防ぐことができます。
サプライヤーは設計要件を確認した後、加工方法、材料調達、工具、検査要件、仕上げ、梱包、リードタイムなどの製造プロセスを準備します。
新しい部品または重要な部品の場合、完全な生産が開始される前に最初の製品が生産され、検査されます。
この段階では、製造プロセスが必要な寸法と機能関係を達成できることを確認します。
最初の製品が承認されると、定義されたプロセスに従って生産が進められます。工程内チェックは、バッチ全体に影響を与える前に変動を特定するのに役立ちます。
完成した部品は検査され、必要に応じて文書化され、安全に梱包され、出荷の準備が行われます。
見積もりを依頼する前に、製造チームがプロジェクトを正確に評価するのに役立つ情報を準備してください。
1. 3D CAD モデルを STEP、IGES、Parasolid、またはその他の互換形式で提供します。
2. 重要な寸法、ねじ山、公差、GD&T の 2D 図面を提供します。
3. 必要な材料グレードと許容可能な代替品を特定します。
4. 表面仕上げ、色、コーティング、メッキ、または陽極酸化の要件を指定します。
5. 重要な寸法と機能的特徴を明確にマークします。
6. 必要数量と納期を指定します。
7. 可能な場合は、予想される年間生産量を共有します。
8. 検査と文書化の要件を定義します。
9. 材料の選択に迷った場合の作業環境を説明してください。
10. 梱包、ラベル貼り、および出荷要件を確認します。
製造情報がより完全であればあるほど、プロセス計画、見積もり、および生産結果がより正確になります。
CNC 加工は価値のある製造ソリューションですが、多くの製品は規模が拡大するにつれて追加のプロセスが必要になります。
U-Need は、複数の生産方法にわたる統合的な製造サポートを提供します。
- カスタム精密部品加工
- 射出成形金型の製造
- プレス金型の製造
- 冷間鍛造金型製作
- レーザー切断
- 板金曲げ加工
- 金属プレス加工
- 溶接・組立サポート
- 表面仕上げ調整
- 試作・リピート生産管理
この組み合わせにより、メーカーは部品の複雑さ、材料、生産量、プロジェクトの総コストに基づいてさまざまなプロセス オプションを検討できます。
たとえば、プロジェクトは CNC 加工されたサンプルから始まり、初期の市場生産に向けて板金製造に移行し、その後設計と予測数量が安定したらスタンピングまたは成形を採用する場合があります。
CNC 加工は、金属やプラスチック材料から精密部品を製造するために使用されます。一般的なアプリケーションには、プロトタイプ、産業機器コンポーネント、医療部品、電子機器ハウジング、ロボット部品、自動車備品、航空宇宙部品、カスタム機械アセンブリなどが含まれます。
多くの標準的な CNC 機械加工部品では、±0.1 mm ～ ±0.13 mm 程度の一般公差が使用されます。必要に応じて、より厳しい公差も可能ですが、公差は部品の形状、材質、サイズ、セットアップ方法、工具、検査能力によって異なります。
3 軸機械は 3 つの直線方向に沿って移動し、シンプルでアクセスしやすい形状に適しています。 5 軸機械により回転動作が追加され、工具がより少ないセットアップで複雑な角度や複数の表面に到達できるようになります。
CNC 加工では、アルミニウム、ステンレス鋼、炭素鋼、真鍮、銅、チタン、POM、ナイロン、ポリカーボネート、PEEK、ABS、アクリル、その他多くのエンジニアリング材料を加工できます。
現実的な公差を使用し、内側のコーナー半径を含む深く狭いキャビティを回避し、穴のサイズとねじを標準化し、セットアップを簡素化し、適切な材料を選択し、製造前に製造可能性のレビューを完了することにより、コストを削減できます。
CNC 機械加工は、プロトタイプ、少量生産、橋梁生産、および多くの中量生産用途に適しています。非常に大量の部品の場合、射出成形、ダイカスト、スタンピング、または鍛造は、工具投資後の単価が低くなる可能性があります。
完全な見積もりリクエストには、3D CAD ファイル、2D 図面、材料要件、公差情報、表面仕上げ、数量、検査の必要性、納期、および梱包またはラベルの要件が含まれている必要があります。
1.ラピッドダイレクト。 [CNC 加工ホワイトペーパー]
2. プロトラブズ。 [CNC 加工公差を理解する]
3. ハブ。 [CNC 加工用部品の設計方法]
4. 国際標準化機構。 [ISO 2768: 製品の幾何学的仕様]
5. ASME。 [Y14.5 寸法と公差]
6. 米国国立標準技術研究所。 [NIST最大の三次元測定機Xenosのご紹介】
7. プロトラブズ。 [高品質のCNC機械加工部品]
