短期生産では、CNC 機械加工よりも優れた技術を挙げるのは困難です。高いスループットの可能性、精度と再現性、幅広い材料の選択、使いやすさなど、さまざまな利点が組み合わされています。ほぼすべての工作機械が数値制御できますが、コンピュータ数値制御機械加工は通常、多軸フライス加工と旋盤加工を指します。
CNC 機械加工がカスタム機械加工、少量生産、プロトタイピングにどのように使用されているかを知るために、engineering.com は、CNC 工作機械の材料、技術、アプリケーション、および操作について、深圳に拠点を置くカスタム プロトタイプ製造サービスである Wayken Rapid Manufacturing に話を聞きました。 .
材料に関して言えば、シート、プレート、またはバー ストックであれば、機械加工できる可能性があります。機械加工できる何百もの金属合金とプラスチック ポリマーの中で、アルミニウムとエンジニアリング プラスチックがプロトタイプの機械加工で最も一般的です。大量生産用に設計されたプラスチック部品は、金型製作の高コストとリードタイムを回避するために、試作段階で機械加工されることがよくあります。
プロトタイピングでは、幅広い材料へのアクセスが特に重要です。材料が異なれば、コストも機械的および化学的特性も異なるため、最終製品に予定されているものよりも安価な材料でプロトタイプをカットすることが望ましい場合や、部品の強度、剛性、または重量を最適化するのに別の材料が役立つ場合があります。そのデザインに関連して。場合によっては、プロトタイプの代替材料を使用して、特定の仕上げプロセスを許可したり、テストを容易にするために生産部品よりも耐久性を高めたりすることができます。
反対に、試作品を適合チェックやモックアップ構築などの単純な機能用途に使用する場合は、エンジニアリング樹脂や高性能金属合金を低コストの汎用材料に置き換えることも可能です。
金属加工用に開発されたとはいえ、プラスチックは正しい知識と設備があればうまく加工できます。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂はどちらも機械加工が可能で、試作部品の短期射出成形金型と比較して非常に費用対効果が高くなります。
金属と比較して、PE、PP、PS などのほとんどの熱可塑性樹脂は、金属加工に一般的な送りと速度で機械加工すると、溶融または燃焼します。より高いカッター速度とより低い送り速度が一般的であり、すくい角などの切削工具パラメーターは重要です。カットの熱を制御することは不可欠ですが、金属とは異なり、クーラントをカットに吹き付けて冷却することは通常ありません。切りくずを除去するために圧縮空気を使用することができます。
熱可塑性プラスチック、特に未充填のコモディティ グレードは、切断力が加わると弾性変形するため、特に微細な形状やディテールの場合、高精度を実現し、厳密な公差を維持することが困難になります。自動車の照明とレンズは特に難しい。
CNC プラスチック加工で 20 年以上の経験を持つ Wayken は、自動車レンズ、ライトガイド、リフレクターなどの光学プロトタイプを専門としています。ポリカーボネートやアクリルなどの透明なプラスチックを機械加工する場合、機械加工中に高い表面仕上げを達成することで、研削や研磨などの加工操作を削減または排除できます。シングル ポイント ダイヤモンド加工 (SPDM) を使用した微細加工では、200 nm 未満の精度を実現し、表面粗さを 10 nm 未満に改善できます。
超硬切削工具は鋼などのより硬い材料に一般的に使用されますが、超硬工具でアルミニウムを切削するための適切な工具形状を見つけるのは難しい場合があります。このため、高速度鋼 (HSS) 切削工具がよく使用されます。
CNC アルミニウム加工は、最も典型的な材料の選択肢の 1 つです。プラスチックと比較して、アルミニウムは高送りと高速度で切断され、乾式またはクーラントで切断できます。アルミニウムを切断する際は、アルミニウムの等級に注意することが重要です。たとえば、6000 グレードは非常に一般的で、マグネシウムとシリコンが含まれています。これらの合金は、主な合金成分として亜鉛を含む、たとえば 7000 グレードと比較して優れた加工性を提供し、より高い強度と靭性を備えています。
また、アルミニウム素材の焼き戻し指定に注意することも重要です。これらの指定は、例えば、材料が受けた熱処理や歪み硬化を示し、機械加工中や最終使用時の性能に影響を与える可能性があります。
5 軸 CNC 機械加工は、3 軸機械よりも高価で複雑ですが、いくつかの技術的利点により、製造業界で普及しています。たとえば、3 軸加工機では、スピンドルが同じ操作で両側に到達できるように部品を固定できるため、5 軸加工機では、両面にフィーチャーがある部品の切断がはるかに高速になります。の場合、パーツには 2 つ以上の設定が必要です。5 軸加工機は、工具の角度を部品の形状に合わせることができるため、複雑な形状や精密機械加工用の微細な表面仕上げを作成することもできます。
ミル、旋盤、ターニング センターに加えて、EDM マシンやその他のツールを CNC 制御できます。たとえば、CNC ミル + ターン センター、ワイヤーおよびシンカー EDM が一般的です。製造サービス プロバイダーの場合、柔軟な工作機械の構成と加工方法により、効率が向上し、加工コストが削減されます。柔軟性は 5 軸マシニング センターの主な利点の 1 つであり、機械の購入価格が高いことと相まって、可能であれば 24 時間 365 日稼働し続けることを工場に強く促します。
精密機械加工とは、±0.05mm 以内の公差を提供する機械加工操作を指し、自動車、医療機器、航空宇宙部品の製造に広く適用されます。
Micro-Fine Machining の典型的なアプリケーションは、Single Point Diamond Machining (SPDM または SPDT) です。ダイヤモンド加工の主な利点は、200 nm 未満の形状精度と 10 nm 未満の表面粗さの改善という、厳しい機械加工要件を持つカスタム加工部品に使用できることです。透明プラスチックや反射金属部品などの光学プロトタイプの製造では、金型の表面仕上げが重要な考慮事項です。ダイヤモンド加工は、特に PMMA、PC、およびアルミニウム合金の加工中に高精度で高仕上げの表面を生成する 1 つの方法です。プラスチックからの光学部品の機械加工を専門とするベンダーは、高度な専門性を備えていますが、短期または試作品の金型と比較してコストを大幅に削減できるサービスを提供します。
もちろん、CNC 機械加工は、金属やプラスチックの最終用途の部品や工具の製造に、すべての製造業で広く使用されています。ただし、大量生産では、成形、鋳造、またはスタンピング技術などの他のプロセスは、多くの場合、金型とツールの初期コストが多数の部品で償却された後、機械加工よりも高速で安価です。
CNC 機械加工は、金型、金型、およびその他の追加の手順を必要とする 3D 印刷、鋳造、成形、または製造技術などのプロセスと比較して、ターン時間が短いため、金属およびプラスチックでプロトタイプを作成するための好ましいプロセスです。
デジタル CAD ファイルをパーツに変換するこの「ボタンを押すだけ」の敏捷性は、3D プリントの主な利点として 3D プリント支持者によってしばしば宣伝されます。ただし、多くの場合、3D プリントよりも CNC の方が適しています。
3D プリント パーツの各ビルド ボリュームを完了するには数時間かかる場合がありますが、CNC 機械加工には数分かかります。
3D プリントでは部品を層状に構築するため、単一の材料から機械加工された部品と比較して、部品に異方性強度が生じる可能性があります。
3D プリントに使用できる材料の範囲が狭いと、印刷されたプロトタイプの機能が制限される可能性がありますが、機械加工されたプロトタイプは最終部品と同じ材料で作成できます。CNC 加工されたプロトタイプは、プロトタイプの機能検証およびエンジニアリング検証に対応する最終用途の設計材料に使用できます。
ボア、タップ穴、合わせ面、表面仕上げなどの 3D プリント機能には、通常は機械加工による後処理が必要です。
3D プリンティングは製造技術として確かに利点をもたらしますが、今日の CNC 工作機械は、特定の欠点を伴わずに同じ利点の多くを提供します。
高速ターンアラウンド CNC マシンは、1 日 24 時間連続して使用できます。これにより、CNC 機械加工は、幅広い操作を必要とする少量の生産部品に対して経済的になります。
プロトタイプおよび短期生産用の CNC 機械加工の詳細については、Wayken にお問い合わせいただくか、Wayken の Web サイトから見積もりを依頼してください。
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投稿時間: 2019 年 11 月 30 日