部品の設計 CNC加工 機械の機能と限界、および関連する材料について深く理解する必要があります。適切に設計された部品は、効率的な製造を保証するだけでなく、生産にかかる時間とコストを削減します。このガイドでは、CNC 加工を使用して簡単かつ正確に製造できる部品を設計するのに役立つ重要な原則、ツール、ヒントについて説明します。
CNC加工の基礎を理解する
CNC加工 コンピュータ数値制御システムを使用して、切削工具をワークピース全体に誘導し、仕様に合わせて成形または切断します。この減算製造プロセスは非常に正確で、複雑で精巧な部品の製造に使用されます。
CNC加工の基本は、 機械の種類 （CNCミル、CNC旋盤、CNCルーターなど） Gコードプログラミング、 そして CAD/CAMソフトウェア 設計と製造のための基礎知識。これらの基礎知識を部品設計プロセスに統合する方法を知っていれば、CNC 製造を成功させることができます。
CNC加工における重要な概念
- 精度と正確さCNC 加工は精度と再現性に優れていることで知られており、複雑な形状の作成に適しています。
- 使用材料: CNC加工は、さまざまな材料を扱うことができます。 金属 のような アルミニウム そして 鋼鉄 に プラスチック のように アクリル そして アブソリュート.
- 自動化とスピードCNC マシンは大部分が自動化されているため、手動の方法に比べて人件費が削減され、生産時間が短縮されます。
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CNC加工用部品を設計する際に考慮すべき重要な要素
CNC 機械加工部品の設計プロセスには、いくつかの重要な考慮事項が含まれます。これらの要素を念頭に置くことで、生産を複雑にしたりコストを増大させたりする可能性のある設計上の欠陥を回避できます。
1. 適切な材料の選択
適切な材料を選択することは、部品設計において最も重要な選択肢の 1 つです。 CNC加工 幅広い材料で使用できますが、最終製品の望ましい特性に応じて選択する必要があります。 強さ, 重さ、 そして 耐熱性.
- 金属: アルミニウム 機械加工性と強度対重量比で人気があり、 鋼鉄 耐久性が向上します。
- プラスチック: 一般的な選択肢としては ナイロン, アブソリュート、 そして ポリカーボネートそれぞれ、耐衝撃性や化学的耐久性など、独自の特性を持っています。
2. 鋭い内部コーナーを避ける
CNCの設計で最もよくある間違いの一つは、鋭い内部コーナーを含めることです。CNCミルは エンドミル 丸い形状の場合、完全に鋭い内部コーナーを作成することは不可能です。
- 解決： 使用 フィレ または、工具の固着を防ぎ、スムーズな切断を確実にするために、内部のエッジを丸くします。
- 推奨半径: 半径は一般的に少なくとも カッター直径の3倍 ツールのための十分なスペースを確保するためです。
3. キャビティ深さの最適化
空洞の深さ 効率的な CNC 加工のために最適化する必要があります。深いキャビティはたわみの問題、ツールの摩耗の増加、そして最終的には生産コストの増加を引き起こす可能性があります。
- 深さと幅の比率虫歯の場合は、 深さと幅の比率 の 4未満これにより、ツールにかかるストレスが軽減され、材料の除去が向上します。
- ツールの突出を最小限に抑える: ツールの突き出し距離を短くすると、ツールの安定性が向上し、切削中の振動も軽減されます。
CNC加工部品の設計ガイドライン
1. 標準穴サイズ
可能な限り、穴を設計する際には 標準ドリルビットサイズこれにより、カスタムツールを必要とせずに簡単に機械加工を行うことができます。
- 直径に関する考慮事項: 穴の最小直径は一般的に 1mm 特別なツールを必要としないようにするためです。
- 深さの制限: 深くて狭い穴は避けてください。深さは 10回 穴の直径は許容範囲ですが、それ以上深くなると問題が発生する可能性があります。
2. フィレットの使用
追加 フィレ 部品に半径を付けることにより、応力集中が軽減され、CNC 切削工具がスムーズに動くようになります。これは、工具の半径が加工時間と品質に直接影響する内部コーナーで特に重要です。
- 内角： 追加 フィレ 切削工具の半径に一致するように設計します。これにより、工具寿命が向上し、製造中に損傷する可能性が低くなります。
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3. 許容範囲仕様
必要のない厳しい公差を指定すると、加工コストが増加し、リードタイムが長くなります。
- 標準許容範囲: 可能な場合は、標準許容範囲を使用してください。 ±0.1mm 機械加工部品用。
- 重要な機能: 厳しい公差が要求されるフィーチャ（例： ベアリングフィット) では、許容範囲を明確に示しますが、潜在的なコストへの影響も理解する必要があります。
4. 薄い壁とタブ
壁を設計する際は、あまり薄くしすぎないようにしましょう。薄い壁は 振動, 雑談、 そして 変形 加工中。
- 壁の厚さ: 厚さ 少なくとも1mm プラスチックには推奨されており、 1.5mm 金属加工中に構造的完全性を維持するため。
- タブを保持する: 部品を切り出すときは、 タブを保持する 切断プロセスが完了するまでピースを固定し、動きを防ぎ、きれいなエッジを確保するのに役立ちます。
設計ツールとソフトウェア
CNC加工の設計には、 CAD (コンピュータ支援設計) および カム （コンピュータ支援製造）ソフトウェアを使用して、デザインを作成し、CNCで読み取り可能な形式に変換します。 Gコード 形式。
1. CAD ソフトウェア
- フュージョン360: 複雑な 3D モデルを作成し、CNC 互換形式に簡単にエクスポートできる包括的なツールです。
- ソリッドワークス: 豊富なデザイン機能と 使いやすい インタフェース。
2. CAMソフトウェア
- マスターカム: CNC ツールパスを生成するための業界標準の 1 つ。
- オートデスク HSM: シームレスに統合 フュージョン360 設計から CNC プログラミングまでのワークフローを簡素化します。
CNC加工における製造コストの削減
設計の選択は、生産コストの抑制に重要な役割を果たします。CNC 加工コストを低く抑えるためのヒントをいくつか紹介します。
1. 不要な機能を避ける
次のような機能 彫刻, 厳しい許容範囲、 または 深いポケット 部品の機能にとって重要な場合にのみ含める必要があります。これらの機能により、加工時間とコストが大幅に増加します。
2. ツールの変更を最小限に抑える
少ないほど ツールの変更 機械加工時に必要な工具が少なければ少ないほど、全体のコストは低くなります。1 つのツールでできるだけ多くの機能を機械加工できるように部品を設計します。
3. バッチ生産
設計を大量生産する場合は、バッチ操作で機能を効率的に機械加工できるようにすることでコストを削減できます。 CNCフライス盤スピンドル 長時間の運転に耐えられることが、効率的なバッチ生産の鍵となります。
CNC加工設計のヒント
- キャビティコーナーに半径を追加する： 避ける 鋭い内角 より良い ツールの動き.
- 細かいことは避ける: 小さなフィーチャの加工には時間がかかり、特殊なツールが必要になる場合があり、コストが増加します。
- 面取りとフィレット： 使用 面取り の代わりに フィレ 強度が重要ではない外縁部で加工プロセスを容易にします。
CNC加工設計に関するよくある質問
1. CNC 加工に最適な材料は何ですか?
次のような材料 アルミニウム, 鋼鉄, 真鍮、 そして プラスチック （例えば、 アブソリュート そして ポリカーボネート) は、CNC 加工でよく使用されます。材料の選択は、部品の用途に合わせて行う必要があります。
2. CNC 加工コストを削減するにはどうすればよいですか?
設計を簡素化し、必要のない厳しい許容差を回避し、必要なさまざまなツールの数を最小限に抑えることで、コストを削減できます。
3. CNC 加工ではどの程度の許容誤差が達成できますか?
CNC加工の一般的な許容範囲は ±0.1mm に ±0.05mm機械の精度と材質によって異なります。
4. CNC 用に設計する際に避けるべき一般的な間違いは何ですか?
避ける 鋭い内角, 過度に深いポケット、および指定 不必要な厳しい許容範囲加工プロセス全体を通じて設計が確実に保持されることを確認します。
結論
CNC 加工用の部品を設計するには、機能性、製造性、コスト効率のバランスが必要です。この記事で説明したガイドラインに従うことで、意図した用途で効果的であるだけでなく、生産効率も高い部品を作成できます。熟練した機械工でも、CNC 初心者でも、時間をかけて CNC 部品設計の複雑さを理解することで、より良い結果とコストの削減につながります。
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