一般的に、コンピュータ数値制御 (CNC) 加工は、ブランクと呼ばれる固体ブロックから層を除去することによって完成部品を製造する演繹製造技術です。CNCフライス加工CNC加工の主な種類の一つで、毎分数千回転（RPM）の速度で回転する切削工具を用いて、大まかな形状になるまで材料を正確に削り取ります。フライス加工に加えて、CNC加工では旋盤やドリルを使用して部品や機能を製造することもできます。
CNC 加工はコンピュータ制御の製造プロセスであり、コンピュータ支援設計 (CAD) モデルに基づいて部品を製造します。このモデルは、コンピュータ支援製造 (CAM) ソフトウェアを通じて CNC 工作機械に送信されます。
CNC工作機械は可変数の軸で動作します。従来の 3軸CNCマシン ツールは、X、Y、Z の 3 つの直線軸の操作と作業部分を変更できます。この手法は、比較的単純で浅い部分に最も効果的です。 5軸マシン このツールは、3つの直線軸と2つの回転軸に沿って動作することができます。これにより、より複雑で深い切削が可能になり、部品の設計の可能性が広がります。
CNC加工は、高精度、高速、高度な自動化により、最も広く利用されている切削加工プロセスの一つとなっています。この技術の最も一般的な用途の一つは、 金属プロトタイプこれは現在、小規模シリーズや個別の製品を生産するための最も効果的な方法の1つであるためです。 金属部品CNC 加工は拡張性も高く、1 回限りの生産や試作品だけでなく、小ロットまたは大量生産にも使用できます。
CNC加工は、高度な自動化、卓越した信頼性、再現性、そして高い形状精度など、製造業者にとって多くの利点をもたらします。また、部品の表面仕上げは極めて良好で、卓越した安定性も実現します。
幸いなことに、設計プロセスでこれらの制約を考慮に入れると、製造時間とコストが削減され、製造プロセスも最適化される可能性があります。
CNC加工は、シンプルな形状から複雑な構造まで、幅広い部品を製造できるため、人気の高い製造プロセスです。しかし、他の製造技術と同様に、CNC加工にも設計上の制約があります。お客様の製品が当社のCNC加工能力に最適な設計となるよう、以下の点を詳しく説明します。
生産設計を提出する際には、各部品の寸法について許容範囲または公差を明記しておくと便利です。公差は、特定の部品の機能要件を満たすように確認する必要があります。
CNC 加工では非常に厳しい許容差を実現できますが、当社のサービス基準よりも厳しい許容差では、多くの場合、生産時間が長くなり、コストが高くなることに留意することが重要です。
製品設計で特定の許容差が指定されていない場合、Rapid directは金属部品については+/- -.005、その他の部品については+/- .010の標準許容差を維持します。 プラスチック部品より厳しい許容誤差も可能ですが、より高い精度を考慮すると RPM レートを下げる必要があるため、実装に時間がかかる可能性があります。
CNCフライス加工では、すべての内部垂直エッジまたは壁は直角ではなく半径を持つことを理解しておくことが重要です。これは、CNCフライス加工で使用される工具が円筒形であるため、直線エッジを加工できないためです。このようなコーナーは、内角フィレットと呼ばれます。
部品を設計する際に、内角フィレットを考慮すると、製造工程の効率化につながります。例えば、工具が停止して位置を変更することなく、自由に切削・旋回できるよう、標準外の半径を指定することをお勧めします。さらに、半径の大きい丸コーナーは、半径の小さいコーナーよりも加工速度とコストが速くなります。
CNC加工は、他の製造プロセスと同様に、部品設計が最小壁厚を満たすことを保証するために重要です。一般的には、可能な限り厚い壁を選択し、極端に薄い壁や特徴のある壁は避けることをお勧めします。これは、CNC工具の薄い壁や特徴のある部分は振動を引き起こしやすく、中断や損傷につながる可能性があるためです。
CNC 機械加工された金属の標準的な最小壁厚は 0.030 インチ (約 0.76 mm)、プラスチックの場合は 0.060 インチ (約 1.5 mm) です。
部品が所定のサイズと形状に加工されている場合、切削タップ、成形タップ、またはねじ切りフライスカッターを使用してねじを追加できます。部品を設計する際には、できるだけ大きなねじサイズを選択することをお勧めします。小さいタップを使用すると、製造工程中に割れが発生するリスクが高まるためです。
可能であれば、深いねじ山も避けてください。深い穴は製造コストの上昇につながります（カスタム工具が必要な場合）。同様に、部品設計においてカスタムねじサイズを使用することで、コストと製造時間の削減につながります。
クイックガイドでは、CNC加工サービス（最も一般的なCNC加工の一つであるCNCフライス加工を含む）を提供しています。CNCフライス加工では、工作機械に材料ブランクを取り付け、エンドミルなどの切削工具を回転させることで材料を切削します。これらの工具は毎分数千回転（RPM）という非常に高速で回転し、最終部品から材料を削り取ります。
丸い内角を主張する: CNC フライス加工では丸い回転工具が使用されるため、鋭い内角を作成することは不可能です。
可能な限り大きな半径を使用してください。工具が大きいほど、材料の切削速度が速くなります。フライス加工を容易にするために、設計に可能な限り大きな内径半径を組み込んでください。
材料ブランクは、回転チャックに取り付けられ、 CNC旋削加工固定工具が作動しているとき、チャックが部品を移動させます。CNC旋盤は、中心軸に沿って対称的な部品を製造するのに非常に適しています。通常、CNCフライス加工機よりも高速で安価です。
鋭い内部角を避けてください。CNC フライス加工と同様に、CNC 旋削でも外部および内部のフィレットを加工できます。
対称的だが、薄すぎたり長すぎたりしない: 部品が長すぎたり薄すぎたりするように設計されている場合、製造プロセス中に回転が不安定になり、製造上の問題が発生します。
CNC加工は減算型製造プロセスであり、原材料（金属またはプラスチック）から部品を製造します。この塊は材料ブランクと呼ばれます。使用する材料に関わらず、適切な材料ブランクのサイズを選択することは重要な製造プロセスです。一般的に、原材料のばらつきを考慮すると、最終的な部品の寸法より少なくとも0.125インチ（約0.3cm）大きいブランクを選択するのが賢明です。一方、材料の無駄を最小限に抑えるため、大きすぎるブランクの使用は避けることが重要です。
一般的に、靭性の高い金属はCNCフライス盤で容易に切削でき、より高速に加工できるため、加工が容易です。例えば、真鍮は優れた延性を持つため、最も加工しやすい金属の一つです。アルミニウム合金もCNC加工に非常に適している理由は、生産時間が短いためです。
熱可塑性プラスチックの加工は可能ですが、ポリマーの材料特性はCNC加工において依然として課題となります。まず、熱伝導率が低いため、多くの熱可塑性プラスチックはCNCフライス盤やドリルビットに接触すると溶けたり曲がったりします。しかし、金属ほどの強度や硬度を必要としない部品であれば、熱可塑性プラスチックはより安価な代替手段となります。
後処理はCNC加工工程の最終段階です。クイックガイドでは、お客様の最終部品を仕上げ、お客様の特定の要件を満たすよう、幅広い表面処理オプションをご用意しています。CNC加工では、加工済み部品の品質が既に非常に高いため（「As-milled（切削済み）」を参照）、後処理はオプションとなります。
陽極酸化処理は、機械部品の耐腐食性を向上させ、表面硬度と耐摩耗性を高めるとともに、放熱性も向上させます。陽極酸化処理は、高品質な表面処理を実現するため、最も一般的な表面塗装および下塗り仕上げです。クイックガイドでは、2種類の陽極酸化処理をご紹介しています。タイプIIは耐腐食性に優れ、タイプIIIはより厚い層を形成し、耐摩耗性を高めます。どちらの陽極酸化処理も、幅広い色仕上げが可能です。
研削面研磨として、最も速い回転率の部品を提供し、後加工処理を必要としません。研削済み部品の表面仕上げは125µin Ra相当で、要求値は63、32、または16µin Raまで引き上げることができます。最終部品には、小さな工具痕が残る場合があります。
粉体塗装工程では、粉体塗料を加工部品に直接噴霧します。その後、塗装された部品はオーブンで焼き付けられ、耐久性、耐摩耗性、耐腐食性に優れた層を形成します。粉体塗装工程では、幅広い色彩オプションをご用意しています。
ビーズブラストとは、加工部品の表面に小さなガラスビーズを制御された方法で吹き付ける加工方法です。この技術により、マットな質感の滑らかな表面が得られます。ビーディング工程では、砂、ガーネット、クルミの殻、金属ビーズなど、様々な材料を用いて部品を洗浄したり、後続の表面処理の準備を行ったりします。
可能であれば、製品設計を簡素化することで、通常、生産時間の短縮とコスト削減につながります。複雑な構造や表面を作成する場合、多くの小さな切削が必要となるため、平面上での単純で大きな切削よりも実行時間が長くなるからです。
これらのヒントを参考に、設計を簡素化し、内角Rと穴のサイズを統一することで、加工時間を大幅に短縮できます。つまり、可能であれば同じサイズの工具を使用することで、工具交換の回数を減らすことができ、工具交換のたびに発生する余分な時間とコストを削減できます。
前述のガイドでも述べたように、材料の選択はCNC加工の生産時間とコストに大きな影響を与える可能性があります。可能であれば、真鍮やアルミニウムなど、加工性に優れた材料を選択してください。金属のような硬度や強度を必要としない用途では、プラスチック材料のCNC加工もコスト削減に役立ちます。これは、材料ブランクが安価だからです。
CNC加工では、公差が大きかったり、壁が薄かったりすると、精度の高い切削加工に時間がかかるため、コストが高くなる傾向があります。製品や部品に許容公差範囲がある場合は、製造時間とコストを削減するために、より低い公差を選択してください。壁厚についても同様です。可能であれば、壁厚許容値を大きく設定してください。
表面処理は通常、CNC加工プロセスの最終段階であり、プロジェクト全体のコストにも影響を与える可能性があります。部品や製品に単一の表面処理を選択することで、時間とコストの効率が向上します。複数の表面処理が必要な場合でも、必要な表面処理の数を減らすことができます。
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