CNC 機械加工材料:プロジェクトに最適な選択をする

部品の設計は完了したが、どの材料を選択すればよいかわからない場合は、適切な場所に来ました。 CNC 加工では、金属、プラスチック、セラミック、複合材、木材など、いくつかの包括的な種類の材料を使用できます。

各材料には、最終製品の特性と製造プロセス全体に影響を与える固有の特性と課題があります。この記事では、機械加工できる材料の種類を調べ、製品に適した材料を選択するのに役立ちます.

CNC 加工で使用される 5 種類の材料

CNC 機械加工で使用される材料の主なカテゴリは、金属、プラスチック、セラミック、複合材、および木材です。これらのカテゴリには、それぞれ固有の特性を持つ独自の素材がたくさんあります。次のガイドラインは、精密製造のための材料選択の一般的なアプローチを表しているため、特定の特性を探すときは専門家に相談する必要があります。

第 1 位の金属

金属は、最も一般的な CNC 加工材料です。 CNC 機械加工された金属は、航空宇宙、自動車、電子、さらには医療用途で定期的に使用されています。鋼、アルミニウム、真鍮、銅、チタンはすべて機械加工可能な金属です。

詳細: CNC 加工に最適な金属

#2 プラスチック

プラスチックは、冷蔵部品、電子機器、おもちゃ、スポーツ、およびその他の産業に使用できるもう 1 つの一般的な CNC 加工材料です。一般的に機械加工されたプラスチックには、アクリル、ポリカーボネート、PVC、さらにはナイロンが含まれます.

詳細: CNC 加工に最適なプラスチック

#3 陶器

セラミックスの CNC 機械加工は複雑ですが、一部の高度なアプリケーションで使用されています。スペース シャトル エンジンのコンポーネント、戦車の装甲、超伝導体は、機械加工されたセラミックスの例です。壊れやすい性質のため、耐久性と信頼性の高いセラミック部品を製造するには、高度な機械加工操作が必要です。

#4 コンポジット

複合材料は、CNC 加工にとって非常に困難なもう 1 つの材料です。実際、完成にはダイヤモンド工具と 5 軸 CNC マシンが必要になることがよくあります。機械加工された複合材は、自動車、航空宇宙、発電産業の用途に非常に役立ちます。

#5 ウッド

最後に木のカテゴリーです。木材の CNC 加工は、通常、家具や装飾などのより芸術的な用途に限定されています。ただし、一部の構造用途にも使用できます。

すでに述べたように、一部のクラスの材料は、他のクラスよりも機械加工が困難です。機械加工性を決定する特性と、特定の材料がプロジェクトに適しているかどうかについて疑問に思うかもしれません。プロジェクトに最適な CNC 材料を選択できるように、考慮すべき特性を詳しく見ていきます。

材料を選択する際に考慮すべき重要な要素

硬度

デジタル材料硬度計
(硬度計、CC BY-SA 4.0、ウィキメディア コモンズ経由)

硬度は、CNC 加工プロセスで使用できる切削速度と工具材料の種類に直接影響します。チタンなどの非常に硬い素材を使用すると、機械加工がより複雑になり、より硬い工具が必要になります。

硬い素材は、切断プロセスが通常よりも遅くなり、労働時間が長くなる可能性もあります。一方、ポリマーのような非常に柔らかい材料は機械加工中に容易に変形する可能性があるため、特殊な工具を使用し、加工速度を遅くして、単に工具の周りにプラスチックの流れを作るのではなく、切りくずを確実に形成する必要があります。

これらは両方とも、運用コストに影響を与える可能性があります。真鍮、アルミニウム合金、軟鋼、および特定のポリカーボネートは、機械加工が最も簡単な材料の一部であり、結果として一般的に加工コストが低くなります.

詳細: エンジニアリング材料の硬度を比較する方法

入熱

凝固した溶融スズの一滴
(Jurii, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons)

熱伝導率、融解温度、および熱に対する反応は材料ごとに異なるため、熱入力は考慮すべきもう 1 つの重要な変数です。たとえば、スズのように溶融温度が非常に低い場合、材料の部分的または全体的な溶融がなければ機械加工が困難になる可能性があります。

機械加工による入熱も微妙な影響を及ぼし、微細構造レベルで材料の硬度と強度に影響を与えます。入熱に関するもう 1 つの考慮事項は、加熱された材料が軟化するときの変形に関するもので、残留応力が製品の形状に影響を与える可能性があります。

より適切な機械加工ツールを使用したアニーリング、および代替クーラントは、機械加工される原材料と利用可能な予算に応じて、潜在的なソリューションです。プラスチックの場合、アニーリングによって残留応力が緩和され、変形が制限されます。

表面仕上げ

さまざまな材料が機械加工後に非常に粗い表面仕上げを生成する可能性があるため、表面仕上げは心に留めておくべきもう 1 つの重要な要素です。製品の美学に加えて、その機能性が危険にさらされる可能性があります。

合わせ面のある部品は、シールがうまくいかなかったり、摩擦が増加したりする可能性があり、用途によっては望ましくない場合があります。さらに、アクリルなどの一部のセラミックやプラスチックは、CNC 機械加工プロセスの後につや消し表面を形成する可能性があり、透明な窓としての使用が制限されます.

プロジェクトに最適な素材はどれですか?

実際、これはプロジェクトに設定した目標によって異なります。これは非常に一般的な答えですが、CNC 機械加工に利用できる材料は多岐にわたり、そのすべてに独自の特性があります。軟鋼、アルミニウム、真鍮、銅、および特定のプラスチックなどの材料は、一般に優れた機械加工性を提供し、全体的な処理コストを削減します。

このブログが、選択肢を絞り込むのに役立つ洞察に満ちたヒントを提供することを願っています。製品に最適な素材がわからない場合は、Gensun の専門家がプロジェクトに最適な素材の選択を支援します。