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CNC 加工は、プロトタイプや量産のために高精度のカスタム部品が必要な場合に最適な製造プロセスです。 CNC 機械加工は、固体ブロックから材料を除去することにより、金属やプラスチックなどの幅広い材料にわたって優れた精度、一貫性、再現性を実現します。成功するプロジェクトは製造容易性設計 (DFM) から始まります。これは、エラーの削減、リード タイムの短縮、コストの管理に役立ちます。最適なパフォーマンスと効率を確保するには、設計段階の早い段階で材料の選択も考慮する必要があります。従来の製造方法と比較して、CNC 加工は納期が短縮され、設計変更に対する柔軟性が高まるため、専門的な加工サービスがコンセプトを完成部品に変換するための信頼できる方法になります。
CNC 加工は、材料を非常に正確に成形するのに役立ちます。 CNCとはコンピュータ数値制御のことです。コンピューターは機械に何をすべきかを指示します。機械は工具を 3 方向または 5 方向に動かします。材料を切断したり、穴あけしたり、形を整えたりします。まず、ビレットと呼ばれる固体ブロックから始めます。最後の部分を見るまで材料は奪われます。
「デビッド以外のものをすべて削除しただけです。」この引用は、サブトラクティブ マニュファクチャリングがどのように機能するかを示しています。余分な材料を取り除くと、パーツが現れます。
CNC 加工では、ミル、ドリル、グラインダー、旋盤などのツールを使用します。金属やエンジニアリングプラスチックを使用できます。機械は滑らかな表面としっかりとしたフィット感を実現します。パーツはデザインとよく一致します。このプロセスにより、デジタル モデルが機械命令に変換されます。これにより、毎回同じ結果が得られます。
CNC 加工により、プロトタイプや生産用のカスタム部品を作成できます。新しい金型を必要とせずに、設計を迅速に変更できます。これにより、新しいアイデアを試すときに時間とお金が節約されます。テストと最終製品に同じ材料を使用できます。これにより、テストがより便利になります。
プロトタイプの 3D モデルから始めます。このモデルを CAD ファイルに変換します。 CNC マシンは次の手順に従って各部品を作成します。毎回同じ部品が得られるため、テストと実稼働に役立ちます。 CNC 加工により、どの段階でもカスタム パーツに対する柔軟性と信頼性が得られます。
CNC 機械加工で部品を作成する場合は、簡単な手順に従います。各ステップは、アイデアから実際の部分に移行するのに役立ちます。 CNC 加工プロセスの主な手順は次のとおりです。
ヒント: 各ステップを慎重に計画すると、間違いを防ぎ、より良い部品を得ることができます。
CNC 機械加工により、固体ブロックから材料が除去されます。これを減算処理といいます。積層造形は、部品を層ごとに構築するため、これとは異なります。以下の表は、これら 2 つの方法がどのように異なるかを示しています。
| 側面 | CNC加工 | 積層造形 |
|---|---|---|
| プロセスの種類 | 減算（材料を除去） | 追加（レイヤーごとに構築） |
| 強さ | より強力なパーツ | 通常はそこまで強くない |
| 精度 | 高精度（±0.005mm） | 精度が低い (層の厚さ 0.1 ～ 0.5 mm) |
| デザインの自由 | デザインの自由度が低い | より自由なデザイン |
| 生産速度 | 硬い形状の場合は遅くなります | 新しいアイデアをより速く生み出す |
| 材料廃棄物 | 無駄が増える | 無駄が少なくなります |
| コスト構造 | 開始時の費用が高くなる | 初期費用が安くなる |
使用できるさまざまな CNC 加工方法があります。それぞれが異なるジョブに適しています。
| プロセス | 能力 | アプリケーション |
|---|---|---|
| CNC旋削加工 | 丸い形を作ります | 自動車や飛行機のシャフトや継手などに使用される |
| CNCフライス加工 | 難しい形状を作ります | 電子機器や医療機器に最適 |
| CNC穴あけ加工 | 穴が開く | 電子部品や機械に必要 |
CNC 旋削は、工具で部品を切断しながら部品を回転させます。丸い部品にはこれが最適です。 CNC フライス加工では、回転ツールを使用して材料を切断します。これにより、難しい形状を作成できます。 CNC ドリル加工により、非常に正確な穴が開けられます。これらの穴は多くの点で重要です。自分にとって最適な方法を選択するのはあなた自身です。
プロトタイプや部品を早く作りたいと考えています。 CNC 加工は、アイデアから完成部品まで迅速に移行するのに役立ちます。デジタルデザインをわずか数日で現実のものに変えることができます。この速度により、長時間待つことなくデザインをテストして修正できます。 CNC 加工により、変更を加えて結果をすぐに確認することもできます。機械は昼夜を問わず稼働するため、部品をより早く入手できます。
ヒント: 部品を迅速に入手することで、先を行き、製品をより早く販売することができます。
精密かつ複雑な形状
多くの業界では、高精度で製造された部品が必要です。 CNC 加工により、非常に正確で再現性のある結果が得られます。このプロセスを信頼して、しっかりとフィットする硬い形状を作成できます。 5 軸加工機はさまざまな方法で移動して、細かい部品を作成できます。これは、1 回のセットアップで難しい形状を作成できることを意味します。
CNC 機械加工は、飛行機、医療ツール、自動車の正確な部品の製造に使用されます。切削工具は傾けたり回転したりできるため、より複雑な部品を作成できます。
部品には多くの強力な材料から選択できます。 CNC 機械加工は、金属、プラスチック、特殊合金を加工します。これは、自分の仕事に最適な材料を選択できることを意味します。テスト部品と最終製品の両方に同じ強力な材料を使用できます。
以下の表は、一般的な材料とその用途を示しています。
| 材質の種類 | 特徴 | アプリケーション |
|---|---|---|
| アルミニウム | 軽い、錆びない、形が作りやすい、大きさが変わらない | 車、電子機器、飛行機 |
| 真鍮と銅 | 電気の伝達に優れ、滑らかな仕上がり、工具の寿命が長くなります。 | たくさんの部品を作り、難しい設計をする |
| エンジニアリングプラスチック | 柔軟で手頃な価格のテスト | 工場でのテスト |
| チタン | 非常に丈夫で熱くなりにくく、切れにくい | ジェットエンジン、医療部品 |
| インコネル | 錆びない、熱に強い、切れにくい | 飛行機、エネルギー関連の仕事 |
| 焼入れ工具鋼 | 特別なツールが必要で、非常に正確でなければなりません | 金型、自動車部品 |
どのような材料やデザインを選択しても、CNC 機械加工を利用して必要な部品を作成できます。
CNC 加工用の部品の設計は、最初は難しそうに見えるかもしれません。ただし、いくつかの手順に従えば、それを簡単に行うことができます。この CNC 加工ガイドでは、簡単に組み立てられる部品の作り方を説明します。部品のコストが安くなり、テストにも大量の部品の作成にも適しています。
パーツは丈夫で、あまり扱いにくいものにしたいと考えています。 CNC 加工ガイドには、できる限り大きな工具を使用するようにと記載されています。大きなツールはより多くの材料を素早く切り取り、滑らかな表面を作ります。ほとんどの材料が最初に除去されるようにパーツを設計するようにしてください。これにより、パーツが安定した状態に保たれ、切断中に動かなくなります。
ヒント: 小さな部品の場合は作業が少なくて済むため、お金と時間を節約できます。
CNC 加工ガイドからの役立つ設計のヒントをいくつか紹介します。
高度なテクニックを使用して、お金を節約し、より良い部品を入手することもできます。 CNC 加工ガイドには、設計をシンプルにし、切断しやすい材料を選択するように記載されています。通常のブロック サイズを使用するようにし、多くの表面仕上げを要求しないでください。より多くの部品を一度に注文すると、それぞれの部品の料金が安くなります。
| 練習する | 説明 |
|---|---|
| 設計を簡素化する | シンプルな形状はコストも安く、作成も簡単です。 |
| 材料選択の最適化 | 強度がありながらも高価すぎない素材を選択してください。 |
| DFM ガイドラインを遵守する | 製造を容易にするために、製造可能性ルールの設計に従ってください。 |
| 複数の表面仕上げを避ける | 仕上げの数が少ないほど、余分な作業が減り、コストが削減されます。 |
| 空白のサイズを考慮する | 無駄を省くために標準サイズを使用してください。 |
| スケールメリットを活用する | 部品あたりの価格を下げるには、より多くの部品を注文します。 |
公差は、部品が設計にどの程度近づける必要があるかを機械工に伝えます。 CNC 加工ガイドには、必要な場合にのみ厳しい公差を使用するように記載されています。どこでも厳しい公差を要求すると、部品のコストが高くなり、製造に時間がかかります。
以下は、CNC 機械加工部品の一般的な公差の表です。
| 公差タイプ | 価値 |
|---|---|
| 標準加工公差 | +/- 0.005 インチ (0.13 mm) |
| 精密加工公差 | +/- 0.002 インチ (0.051 mm) |
| リーマ穴の公差 | +/- 0.0005 インチ (0.0127 mm) |
| フィーチャの位置の許容差 | +/- 0.002 インチ (0.051 mm) |
あなたがすべき：
CNC 部品を設計するときにいくつかの問題が発生する場合があります。 CNC 加工ガイドは、次の問題の解決に役立ちます。
| チャレンジ | 解決 |
|---|---|
| 複雑な形状の作成 | 設計のテストと変更には、優れた CAD/CAM ソフトウェアを使用してください。 |
| 厳しい公差の達成 | 機械を頻繁にチェックし、鋭利で強力な工具を使用してください。 |
| 薄肉部品の機械加工 | 切断設定を変更し、曲がらないようにサポートを追加します。 |
| 丈夫な素材を使用 | 適切なツールを選択して、カット方法を変更してください。 |
| 部品が確実に嵌合するようにする | 優れた測定ツールを使用し、簡単にフィットするように部品を設計します。 |
適切な材料を選択することは、CNC 加工ガイドの重要な部分を占めます。部品がどのように使用されるか、どのくらいの速さで必要か、そしてどのくらい簡単に切断できるかを考える必要があります。材質によっては強度はあるものの、切断するのが難しいものもあります。他のものは切りやすいですが、それほど長持ちしない可能性があります。
| 要素 | 説明 |
|---|---|
| パフォーマンス要件 | 必要に応じて、応力、熱、化学薬品に耐えられる素材を選択してください。 |
| リードタイム | 遅れを避けるために、資料をすぐに入手できるようにしてください。 |
| 被削性 | より速く、より安価な部品を得るために、切断しやすい材料を選択してください。 |
| 料金 | 価格と材料がパーツにどれだけうまく機能するかバランスを考えてください。 |
| 規制要件 | 材料が RoHS や REACH などの規則に適合しているかどうかを確認してください。 |
| 環境要因 | リサイクルと環境への影響について考えてみましょう。 |
| 公差 | 一部の材料は他の材料よりも厳しい公差を保持します。 |
| 部品のサイズと形状 | パーツのサイズと形状により、材料の選択が制限される場合があります。 |
| 部品の数量 | 一部の材料は、一度に多くの部品を作成するのに適しています。 |
| パーツの複雑さ | 複雑な部品には特殊な材料が必要な場合があります。 |
| 機械加工工程 | プロセスによっては、特定の材料を使用するとより効果的に機能するものもあります。 |
| 工具の摩耗 | 材質が硬いと工具の磨耗が早くなり、特別な工具が必要になる場合があります。 |
材料を選択するときは、その部品が何をする必要があるかを常に考えてください。価格だけを見ないでください。待ち時間がないよう、材料が簡単に手に入るようにしてください。プロトタイプを作成する場合は、材料をテストのニーズに合わせてください。材料がすべての規則と品質基準を満たしていることを確認してください。地球を助けたいのであれば、リサイクルしやすい素材を使用するようにしてください。
注: 適切な材料を選択すると、CNC 加工から最高の結果が得られ、プロジェクトの変更が容易になります。
この CNC 加工ガイドでは、より良い部品を設計し、間違いを避け、適切な材料を選択するためのヒントを提供します。これらのアイデアを使用して、次のプロジェクトをより速く、より安く、より成功させることができます。
CNC 機械加工部品を仕上げるにはさまざまな方法があります。仕上げごとに、パーツの外観や動作が変わります。一部の仕上げは部品を強化したり、錆びを止めたりします。他のものは滑らかなまたは鈍い外観を与えます。一般的な仕上げは次のとおりです。
仕上げは部品の見栄えを良くするだけではありません。また、より強くなり、損傷しにくくなります。ニーズに合わせて適切な表面を得るために仕上げを選択できます。
ヒント: パーツの使用方法に適した仕上げを選択してください。一部の仕上げは、屋外または頻繁に使用される部品に適しています。
部品が正しいことを確認するには、十分なチェックが必要です。部品を確認するにはさまざまな方法があります。熟練した作業者は特別なツールとテストを使用して問題を早期に発見します。以下に、部品を確認する一般的な方法をまとめた表を示します。
| 検査方法 | 説明 |
|---|---|
| 第一物品検査 (FAI) | さらに作成する前に、最初の部分をチェックして問題を見つけます。 |
| 工程内検査 | 製造中に寸法と公差を監視します。 |
| 寸法検査 | 精密なツールを使用して測定値を確認します。 |
| 表面仕上げ検査 | 面粗さと仕上げを調べます。 |
| 目視検査 | 表面の欠陥や欠陥を見つけます。 |
| 非破壊検査 (NDT) | 部品を傷つけることなく隠れた欠陥を見つけます。 |
| 硬さ試験 | 材料の硬さを測定します。 |
| 機能テスト | パーツが正常に動作するかどうかを確認します。 |
| 組立および取り付け検査 | 組み立て中に部品が互いに適合していることを確認してください。 |
| 最終検査 | 発送する前にすべての部品を確認してください。 |
| 統計的プロセス管理 (SPC) | プロセスを追跡して間違いを減らします。 |
| ドキュメント | トレーサビリティとコンプライアンスの記録を保管します。 |
| 加工後の処理検査 | 熱処理などの処理が要件を満たしているかどうかを確認します。 |
| 熟練した人材の役割 | 効果的な品質管理のために訓練を受けたスタッフに依存します。 |
場合によっては、間違ったツール設定や古いツールなどの理由で部品が拒否されることがあります。間違ったプログラムを使用すると、問題が発生する可能性もあります。保持力が悪い、または冷却剤が不十分であると、部品が損傷する可能性があります。その他の問題としては、サイズの間違い、曲がり、揺れ、熱による損傷などがあります。
業界規則は、原材料と製造された最初の部品を確認するのに役立ちます。さらにパーツを作る過程も観察します。特別なツールや機械を使用して各部品を測定します。これらの手順は、問題を早期に発見し、CNC 加工プロセスを正常に動作し続けるのに役立ちます。
注: 適切なチェックと品質管理は、間違いを回避し、部品が正しいことを確認するのに役立ちます。
設計ファイルを加工サービスに送信する前に、設計ファイルを準備する必要があります。まず、CAD ソフトウェアを使用して部品を作成します。設計を、STEP や IGES などの CNC マシンが使用できるファイル タイプとして保存します。 CAD ファイルには技術図面も追加する必要があります。これらの図面には、特殊なねじ、表面仕上げ、厳しい公差など、機械工が必要とする重要なものが示されています。技術的な図面は、機械工が部品をよりよく理解し、見落としがないことを確認するのに役立ちます。
ファイルの準備に役立つチェックリストを次に示します。
ヒント: 優れた図面は、間違いを防ぎ、必要な部分を取得するのに役立ちます。
プロジェクトにとって適切な加工サービスを選択することが重要です。自分が何をしているのかを理解し、時間通りに終わらせることができるパートナーが必要です。 CNC 加工の経験が豊富な会社を探してください。特にあなたの分野における過去の仕事の例を見てもらいましょう。 ISO 9001 などの品質管理証明書を持っているかどうかを確認してください。必要な材料を扱うことができ、部品に適した機械を備えていることを確認してください。
このリストを使用して、以下を選択してください。
会社が頻繁に遅れたり、質問に答えなかったりする場合は、他の加工サービスを探す必要があります。
いくつかの簡単な手順に従って、CNC プロジェクトを開始できます。まず、完全なパッケージを加工サービスに送信します。このパッケージには、3D ファイルと 2D ファイル、および特別な指示が含まれている必要があります。次に、プロジェクトについて話し合うための電話を設定し、全員が計画を理解していることを確認します。パーツの作成中に、何が起こっているかを知るために最新情報を求めてください。部品を入手したら、今後の注文をより良くするためにフィードバックをお寄せください。
各段階を示す表は次のとおりです。
| ステージ | キーアクション | なぜそれが重要なのか |
|---|---|---|
| 見積依頼 | すべての設計ファイルと仕様を加工サービスに送信します | 正確な見積もりと明確なニーズを確実に取得する |
| プリプロダクション | パートナーに詳細とスケジュールを確認する | 全員に明確なルールを設定する |
| 生産中 | 定期的に最新情報や写真を要求する | 最新情報を常に入手し、問題の早期発見に役立ちます |
| 納品後 | 受け取ったパーツについてフィードバックを送信する | 将来のプロジェクトをより良くし、信頼を築く |
注: 適切な計画と明確な会話は、CNC 加工サービスがカスタム パーツに対して最高の作業を行うのに役立ちます。
CNC 加工は、プロトタイプや量産部品の作成に多くのメリットをもたらします。
賢いデザインと優れた素材の選択は、成果を上げるのに役立ちます。
| 練習する | 利点 |
|---|---|
| シンプルなデザイン | 部品の高速化とコスト削減 |
| 正しい公差 | 品質チェックが簡単に行えます |
このガイドに従って CNC 加工プロジェクトを開始し、あなたの仕事に最適な会社を見つけてください。
STEP や IGES などの 3D CAD ファイルを送信する必要があります。特別な機能や仕上げについては、2D 図面も含める必要があります。これらのファイルは、機械工が部品を理解し、正しく作成するのに役立ちます。
簡単な部品であれば1～3週間で入手可能です。複雑な部品やカスタム部品の場合は 5 ～ 8 週間かかる場合があります。迅速なサービスは部品の設計、材質、工場の作業量によって異なります。
はい、CNC 加工は多くの金属やプラスチックに使用できます。アルミニウム、スチール、チタン、ABS、ナイロンからお選びいただけます。これにより、適切な材料を使用して最終部品をテストして作成することができます。
厳しい公差、優れた機械、熟練した労働者を使用します。特殊な工具を使って部品をチェックします。品質管理の手順は、間違いを早期に発見するのに役立ちます。
多くの仕上げからお選びいただけます。
- 機械加工のまま
- ビーズブラスト
- 陽極酸化処理
- 粉体塗装
仕上げごとに、パーツの外観や動作が変わります。
