航空宇宙部品のCNC加工

CNC加工とは何ですか？ CNC は Computer Numerical Control (コンピュータ数値制御) の略称で、CNC 加工は、次のようなプロセスのパラメータを計算コードで制御する製造プロセスとして定義できます。 工作機械のヘッドの動き。 パーツまたはフィードの動き。 回転速度。 マルチツールヘッド用のツール選択。 必要に応じて冷却剤の量。 簡単に言えば、計算能力を使用して、原材料から部品を製造するために必要な機械のすべての動きを制御および監視することを意味します。 CNC 加工はどのように機能しますか? 基本的に、CNCプログラムは機械が読み取り、理解できるコマンドを提供します。これらのコマンドは、機械のモーターに、目的の結果を得るために、対応する部品をいつ、どのように動かすかを指示します。 最初の CNC マシンは、コードが書き込まれたパンチ カードを使用していましたが、ツールの動きの柔軟性は限られていました。 しかし、現在のCNC工作機械はCAD/CAMソフトウェア（コンピュータ支援設計/コンピュータ支援製造）と連携できます。つまり、設計者は部品の3Dモデルを作成し、CAMソフトウェアを用いて部品のパラメータをCNCプログラムに変換することができます。 CAMソフトウェアによって作成された最終プログラムが機械に入力され、製造プロセスが開始されます。機械がプログラムの実行を完了すると、部品は完成します。 現在の最も洗練された CNC マシンのもう 1 つの重要な側面は、マシンの種類に応じて 2.5 軸、3 軸、または 5 軸の範囲で移動できるため、柔軟性があることです。 木材のCNC加工木工は熟練の彫刻家だけが行う芸術だと考える人も多いかもしれませんが、実際には木材のCNC加工はより効率的な作業を可能にします。たとえ最も複雑なデザインであっても。 木材のCNC加工により、より短時間で大型部品を製造できます。また、木材本来の美しさと強度を損なわずに加工できるため、他の木材加工機械では実現が難しい加工も可能になります。 木材に CNC 加工を使用するその他の利点は次のとおりです。 手作業では難しい複雑な形状も簡単に実現できます。 より高い精度とより短い生産時間。 効率性が向上し、材料の無駄が削減されます。 収益性の向上。 医療業界向けCNC加工医療業界は、あらゆる基準を満たす必要のある非常に厳しい業界であることはよく知られています。これは、医療業界向けのCNC加工にも当てはまります。 幸いなことに、前述のように、CNC 加工の主な利点は、エラーの余地がほとんどない高効率と高精度です。 そのため、医療業界におけるCNC加工は、厳しい公差要件を満たすために精密加工が選択される選択肢であり、この分野における最良の製造オプションとなっています。その他の一般的な要件には、以下が含まれます。 通常 5 軸マシンを必要とする複雑な形状。 非常に高いレベルの清潔さ。 さまざまな特殊材料の加工が可能。 最高レベルの表面仕上げ。 医療業界における CNC 加工の一般的な用途は次のとおりです。 インプラントと補綴物。 手術器具。 医療機器用電子部品。 微細加工を必要とする超小型医療機器。 鋳造用CNC加工鋳造は、望ましい結果を得るためには優れた金型が不可欠となる製造プロセスです。つまり、金型を製造するには最適なプロセスを選択する必要があるということです。 5軸加工機を用いた鋳造用CNC加工は、加工工程間で鋳物を移動させる必要があるため、誤差の発生リスクを低減します。この誤差低減により、鋳物は極めて厳しい公差を満たすことができます。 鋳造におけるCNC加工のもう一つの優れた用途は、ほとんどの鋳造品が表面仕上げを向上させるための後処理を必要とすることです。鋳造におけるCNC加工は、必要な表面仕上げを迅速かつ効率的に実現することを可能にします。 さらに、CNC加工は、アルミニウムなどの鋳造によく使用される材料の種類に対応できますが、これは他の製造上の問題に問題となる可能性があります。. アルミニウムのCNC加工 アルミニウムは軽量金属であるため、多くの用途で好まれる素材であり、中でも自動車や航空宇宙産業が主な用途です。しかし、これらの用途の中には、非常に複雑な形状を必要とするものもあります。 さらに、薄い部品が必要になる場合があり、材料の硬度が低く熱膨張率が高いため、変形する可能性が高くなります。 ここでアルミニウムの CNC 加工が重要になります。アルミニウムの 5 軸 CNC 加工には次のような利点があります。 セットアップが簡単なので、リードタイムが短縮され、効率が向上します。 中華鍋テーブルや切削工具を傾けながらツールホルダーとの衝突を回避する機能により、複雑な形状での作業が可能になります。 より剛性が高く、切削工具への負荷を軽減することでスピンドル速度が速い、より短い工具を使用できます。 部品は異なるワークステーションを通過する必要がないため、エラーが削減され、精度が向上し、品質が保証されます。 これらの機械は、ウォーター ジェット切断やレーザー切断などの他の代替手段を使用できるため、非常に薄いアルミニウム片を扱う際の問題を排除できます。 航空宇宙部品のCNC加工 航空機の組み立てに必要な部品の数とその複雑さを考えると、航空宇宙産業では製造プロセスに可能な限り最高の精度と効率が求められることは明らかです。 そのため、航空宇宙部品の CNC 加工の人気が高まり、現在では航空宇宙部品の製造に CNC 加工が主流となっています。 航空宇宙部品の CNC 加工では、次のような複雑な要件に対処する必要があります。 薄い壁での作業。 たとえば、アルミニウムやその他の軽量材料を扱うときに、材料の変形を制限します。 曲線や複雑な形状を扱います。 一方、CNC 加工は次のような利点があるため、航空宇宙部品の製造に最適な選択肢です。 これは費用対効果の高いプロセスです。 高品質の結果を提供できます。 カスタムデザインにも対応可能です。 高精度で精密なエンジニアリングを実現します。 人為的エラーを削減し、場合によっては排除します。 複雑な形状を生成できます。 ジュエリーのCNC加工 かつて、宝石は熟練の職人によって手作業で作られていました。しかし、今では多くの宝石製造業者が効率性を高め、収益性を高めるための手法を導入しており、もはやそうではありません。 ジュエリーにおけるCNC加工は、職人やジュエリー製造者全般にとって様々なメリットをもたらします。最も一般的なメリットは以下のとおりです。 宝石を鋳造するためのマスターモデルを簡単に作成します。 高精度な鋳造金型を素早く作成します。 高度な CNC マシンを使用して、最終用途に適した美しい宝石を作成します。 カスタム彫刻を素早く正確に作成します。 大理石のファセット加工と宝石研磨の工程で宝石を簡単に仕上げます。 CNC加工公差 CNC加工によって製造精度が非常に向上したのは事実です。しかし、他の製造工程と同様に、最終製品の寸法は完璧にはなりません。そして、ここでCNC加工の公差が重要な役割を果たします。 公差とは、同一シリーズの2つの部品の同一寸法における最大許容変動を表すことを覚えておく必要があります。公差は通常、設計段階で設定されます。 必要な許容範囲を設定する際に考慮すべきさまざまな側面があります。 嵌合コンポーネント。 材料の種類。 製造プロセスが利用可能です。 通常、許容誤差を厳しくすると、それを達成するにはコストが高くなります。 許容差は通常、その厳しさに応じて次のグループに分類されます。 細かい許容差。 中程度の許容差。 粗い許容差。 非常に粗い許容差。 一般に、各グループの制限は、ANSI B4.1、ANSI B4.2、ISO 286、ISO 1829、ISO 2768、EN 20286、JIS B 0401 などの国際規格に基づいて設定されます。 CNC加工における公差の標準的な限度は±0.005インチ（0.13mm）です。しかし、非常に高度な技術を持つサービスの中には、±0.0025mmという厳しいCNC加工公差を実現できると主張するところもあります。 CNC プロセスに応じた標準的な CNC 加工許容範囲を以下に示します。 旋盤 — ±0.005″ (0.13mm) ルーター — ± 0.005″ (0.13mm) 3軸フライス加工 — ± 0.005″ (0.13mm) 5軸フライス加工 — ± 0.005″ (0.13mm) 彫刻 — ± 0.005″ (0.13mm) 平坦度 — ± 0.010″ (0.25mm)