CNC機械加工の紹介

CNC機械加工は、サブトラクティブ製造プロセスに広く適用されています。 CNC機械加工では、CADファイルで設計された形状の最終部品を作成するために、さまざまな切削工具によって原材料が固体材料ストックから除去されます。 これらのCNC材料には、金属とプラスチックの両方が含まれます。 CNC機械加工は、高い公差と優れた特性を備えた最終部品を製造できます。特に、1回限りの使用と、再現性の高い少量から中量の生産に適しています。 3D印刷と比較すると、CNC機械加工には、サブトラクティブ法のためにいくつかの自然な制限があります。

CNC加工方法

CNC加工方法には、CNCフライス盤とCNC旋盤の2つの主な方法があり、それぞれの方法には、独自の特性を持つさまざまな製造形状に利点があります。 5軸加工のような他の加工方法、3軸加工はこれらの基本的な方法の組み合わせとして定義することができます。

CNCフライス盤プロセス

CNCフライス盤最も人気のあるCNC機械機械アーキテクチャとして、通常はCNC機械加工の用語と同義です。 CNCフライス盤プロセスでは、生の金属ブロックがCNCマシンのベッドに取り付けられ、回転切削工具が最終的な形状の不要な材料を取り除きます。 次のような基本的なCNCフライス盤プロセス:

  1. CNCマシンのオペレーターは、CADモデルの技術図面を一連のコマンドに転送します。これらのコマンドはCNCマシン(Gコード)で解釈できます。
  2. マテリアルブロックまたはワークピースはプラットフォームに配置され、希望のサイズにカットされます。 正確な位置決めと位置合わせは正確なCNC部品製造の鍵であるため、この目的を達成するには、タッチプルーフなどの特別な計測ツールが必要です。
  3. 数千RPMの高速を備えた特殊な切削工具は、材料を目的の形状に除去します。 通常、設計されたパーツを作成するには、いくつかのパスが必要です。最初に、ブロックからブロックマテリアルをすばやく削除して、より低い精度でジオメトリを近似し、次に1つ以上の仕上げパスを使用して最終パーツを作成します。
  4. 裏面のスロットなどの切削工具では1回のセットアップでは到達が難しい複雑な機能を備えたモデルができたら、必要に応じて最終部品が作成されるまで、部品を裏返し、上記の手順を繰り返す必要があります。

フライス盤加工後、部品仕上げにはバリ取りが必要です。 バリ取りは、鋭いエッジで小さな欠陥を取り除く手動プロセスです。 製図でより高い公差が指定されている場合は、限界寸法も検査する必要があります。 ついに、パーツは使用または後処理の準備が整いました。

ほとんどのCNCフライス盤システムには、通常の3直線度、X、Y、Z軸があります。 5度の高度なシステムにより、A軸とB軸としてベッドまたはツールヘッドの回転が増加します。 5軸CNC機械加工は、複数の機械をセットアップすることなく、複雑な幾何学的部品を製造することができます。

CNC旋削加工

CNC旋盤は、回転チャック上のブロックの材料を除去するために固定切削工具を適用するプロセスです。 最後に、中心軸に沿って対称なパーツを作成します。 通常、旋削部品はフライス盤部品よりも低コストで迅速に製造できます。 CNC旋削の主な手順は次のとおりです。

  1. Gコードは設計されたCADモデルから生成され、適切な直径サイズのシリンダーストック材料を選択してCNCマシンにロードします。
  2. 材料ストックは高速で回転し、固定切削工具はそのリニアメントをトレースし、最終的な設計ジオメトリまで材料を徐々に除去します。 中心軸の穴フィーチャーは、センタードリルと内部切削工具で製造できます。
  3. 複雑な部品を裏返したり移動したりする必要がある場合は、切断プロセスを繰り返して、最終的に必要な形状を作成します。 それ以外の場合、処理された部品は、使用または後処理のためにストックからカットすることができます。

旋盤とも呼ばれるCNC旋盤システムで、円筒部品の製造に使用されます。 さらに、非円筒形部品は、CNCフライス盤を装備できるCNC最新の多軸CNCターニングセンターで製造することもできます。 これらのシステムは、CNCターニングの高い生産性とCNCフライス盤機能を組み合わせて、カムシャフトやコンプレッサーインペラーなど、回転対称性が緩い幅広い形状を作成します。

CNCフライス盤と旋削システムはぼやけているため、CNCフライス盤はより一般的な製造プロセスであるため、ここではCNCフライス盤に焦点を当てます。

CNCマシンパラメータ

CNC機械のオペレーターは、Gコード生成プロセスで加工パラメーターを決定します。 ビルドのサイズと精度はどの標準ですか。

CNCマシンはビルドサイズが大きく、CNCフライス盤は最大2000×800×100mmの寸法を生成でき、CNCターニングシステムは最大500mmの直径を生成できます。

CNC機械加工は、機械加工された部品に高精度と厳しい公差を提供できます。 当社の標準公差は±0.125mmの精度であり、厳しい公差は±0.025mmの精度を達成できます。

CNCマシンパラメータ

CNC機械のオペレーターは、Gコード生成プロセスで加工パラメーターを決定します。 ビルドのサイズと精度はどの標準ですか。

CNCマシンはビルドサイズが大きく、CNCフライス盤は最大2000×800×100mmの寸法を生成でき、CNCターニングシステムは最大500mmの直径を生成できます。

CNC機械加工は、機械加工された部品に高精度と厳しい公差を提供できます。 当社の標準公差は±0.125mmの精度であり、厳しい公差は±0.025mmの精度を達成できます。

CNC切削工具

CNCマシンは、さまざまな切削工具を使用してさまざまな形状を作成します。CNCで最も一般的な加工ツールを紹介します。

ミルツール通常の3種類を含む:フラットヘッド、ブルヘッド、ボールヘッド。 これらのさまざまなエンドミルツールは、さまざまな機能の詳細を使用して、スロット、溝、キャビティ、およびその他の垂直壁の製造に適用されます。 ボールヘッドツールは、曲率と自由度のある形状の表面を作成するために、5軸CNC加工でも広く使用されています。

ドリル穴を作成するために一般的に使用されます。非標準の直径の場合、フラットヘッドエンドミルの通行料をらせん状の経路に適用できます。

スロットカッターシャフトの直径が刃先よりも小さいため、スロットカッターは、垂直壁の側面から材料を除去する過程で、Tスロットやその他のアンダーカットを作成できます。

タップねじ穴の製造に適用されます。これには、回転速度と線速度を正確に制御する必要があります。 手動タッピングは、一部のマシンセンターでまだ広く適用されています。

正面フライスカッター大きな平らな表面から材料を除去するための非常に効果的なツールです。 通常の工具よりも直径が大きいため、より少ないパスとより少ない時間でより広い領域を加工できます。 正面フライス盤は、ブロック寸法を準備するために初期サイクルで機械加工されることがよくあります。

幾何学的複雑性と設計上の制限

CNC機械加工は、3D印刷とは異なり、より多くの設計の自由度を提供しますが、それでもいくつかの制限、複雑度の高い部品は、製造ステップと最終コストを増加させます。

CNCの主な制限はに接続することです切削工具の形状。 切削工具は円筒形であるため、スロットの内縁などは丸みを帯びています。

ツールへのアクセスもう1つの主要なCNC機械加工の制限であり、ブロック材料は工具の到達領域でのみ除去できます。 3軸CNCマシンシステムと同様に、すべての機能は、上記の方向から直接アクセスできるように設計する必要があります。 5軸CNC機械システムは、部品と工具の間の角度を調整して到達が困難な領域に入るため、より複雑な部品を作成できます。

CNCマシンでは、薄い壁や細かいフィーチャを作成するのは困難です。 薄い壁は、機械加工工程での振動や切削抵抗により破損しやすくなります。 最小肉厚は、金属の場合は0.8 mm、プラスチックの場合は1.5mmにすることをお勧めします。

CNC加工特性

CNC機械加工は、すべてのエンジニアリング材料を含む幅広い材料領域で優れた材料特性を備えた部品を製造することができます。 3D印刷とは対照的に、CNC機械加工部品は、バルク材料として完全に等方性の物理的特性を備えています。 CNC機械加工は、プロトタイピングや大量生産で金属とともに広く使用されています。 プラスチックは、剛性が低く、溶融温度が低いため、製造がより困難です。

CNC機械加工材料

CNC機械加工材料コストは大きく異なります。金属材料では、アルミニウム6061が最も経済的なオプションであり、プラスチックの場合、ABSが最も低価格です。 さらに、硬質金属ステンレス鋼はアルミニウムよりも機械加工がはるかに難しいなど、材料の物理的特性もCNCの全体的なコストに影響を与えます。

マテリアル特性
アルミニウム6061良好な強度対重量比
良好な被削性
低硬度
ステンレス鋼304優れた機械的特性
グーグ耐食性
比較的加工の難しさ
真ちゅうC360高い延性
優れた被削性
優れた耐食性
ABS優れた耐衝撃性
優れた機械的特性
溶剤に弱い
ナイロン優れた機械的特性
高い靭性
耐湿性が悪い
POM高剛性
優れた熱的、電気的特性
比較的もろい

後処理&表面仕上げ

CNC機械加工部品は常に目に見えるツールマークを残しました。後処理は、表面仕上げを改善し、耐摩耗性、耐食性、または耐薬品性を高め、外観を最適化するための効果的な方法です。 陽極酸化、ビードブラスト、粉体塗装など、当社の主な後処理方法。

CNC加工のメリット

  1. CNC機械加工は、高精度と再現性を提供し、ハイエンドアプリケーションに最適です。
  2. CNC材料は完全に等方性の物理的特性を備えており、エンジニアリングアプリケーションに適しています。
  3. CNC機械加工は、少量から中量の部品生産に最も効果的な製造方法です。

CNC加工の制限

  1. サブトラクティブ法の理由で、CNC機械加工は高価であるか、特定の形状の製造では不可能です。
  2. CNC機械加工は、特にプラスチック材料の低コストのプロトタイピングの場合、3D印刷よりも初期費用が高くなります。
  3. CNCマシンの操作には専門知識が必要であり、3Dプリント(2〜5日)よりもリードタイム(10日)が長くなります。