CNC CAD 設計:製品設計者向けの概要

コンピュータ数値制御 (CNC) マシンㅡ回転する円筒形ツールを使用してワークピースに自律的にカットを作成するㅡ製造業に革命をもたらしました。この製造技術は、従来の製造技術にありがちなヒューマンエラーを排除します。また、精度と精度が向上し、生産速度も向上します。

しかし、CNC マシンで製造する場合、ワークピースをすぐに切断し始めるわけではありません。製品設計者は、まずコンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアでモデルを設計する必要があります。また、CNC マシン用の正確で効率的な 3D CAD 設計を作成するには、CNC CAD 設計の重要なヒントをいくつか知っておく必要があります。

この記事では、CNC CAD 設計に役立つヒントを紹介します。キャビティ、内部エッジ、穴、テキスト、および壁を作成するためのいくつかのデザイン ルールについて説明します。また、CNC フライス加工用の 3D 設計を準備するプロセスについても説明します。

CNC CAD 設計の 5 つのルール

CNC 機械加工プロセスはサブトラクティブです。ワークピースから材料の一部を除去して、目的の製品を形成します。この減法的な性質により、機械加工できるフィーチャのタイプにいくつかの制限が生じます。

たとえば、切削工具がアクセスできない表面を機械加工することは、ほとんどの場合不可能です。また、これらの表面にアクセスできる特殊な切削工具を見つけた後でも、望ましい肉厚とキャビティ サイズを実現するという課題に直面することになるでしょう。ただし、製品開発プロセスのコンピューター支援描画段階で次のヒントに従うことで、これらの問題を防ぐことができます。

#1 キャビティの設計

エンドミルツール

エンド ミル ツール (CNC フライス キャビティで使用される) は、通常、直径の約 3 ～ 4 倍の切削長さを持ちます。そのため、キャビティの深さを最大でキャビティ幅の 4 倍に設計することをお勧めします。これにより、工具のたわみや振動による加工の不正確さを防ぐことができます。

ただし、デザインの機能がより深いものを必要とする場合は、特殊なツールを使用してキャビティを作成することを検討することをお勧めします。

さまざまなタイプの CNC 切削工具の詳細をご覧ください。

#2 内部エッジの設計

CNC マシンの減法的な性質により、キャビティの内部エッジ間に丸みを帯びたコーナー (またはフィレット) が作成されます。製品設計者は、CAD 図面のすべての内部エッジに内部コーナー半径寸法を含めることで、これらの丸みを帯びた角を考慮します。

内側コーナー半径の寸法は、前述のキャビティ深さの要件を満たす使用可能なエンド ミル ツールのサイズによって異なります。さらに、内側の角の半径を少なくともキャビティの深さの 3 分の 1 になるように設計することをお勧めします。

ただし、設計の機能のために、内側の角の半径を小さくする必要があるとします (または鋭角の 90° 角度)。その場合、CAD モデルの角の半径を小さくする代わりに、T ボーン アンダーカットを含めることをお勧めします。

#3 穴の設計

CNC マシン ショップは通常、ドリル ビットを使用して穴を作成します。これらのドリル ビットは、0.5 mm ～ 38 mm の範囲の標準サイズ (または直径) で提供されます。標準のドリル ビット サイズと同様の寸法になるように穴を設計することをお勧めします。これにより、追加の工具が不要になり、製造コストが削減されます。

ただし、設計の機能に標準外の直径の穴が必要な場合は、機械工がエンド ミル ツールを使用してこれらの穴フィーチャを作成します。したがって、キャビティを設計するために述べたのと同じ要件がここにも適用されます。

#4 壁のデザイン

CNC 製造用の壁を設計するときは、壁の厚さに細心の注意を払う必要があります。これは、機械加工による振動が原因で、薄い壁を正確に製造することが一般的に難しいためです。

金属部品の最小肉厚が 0.8 mm、プラスチック部品の最小肉厚が 1.6 mm になるように壁を設計することをお勧めします。プラスチックの肉厚寸法要件が高いのは、プラスチックは機械加工中に金属よりも軟化し、反りやすいためです。

#5 テキストとレタリングのデザイン

テキストとレタリングは、CNC 加工で簡単に作成できます。ただし、注意すべき点が 1 つあります。エンボス加工されたテキストではなく、彫刻されたテキストを使用して部品を設計する方が、費用対効果が高くなります。これは、CNC マシンが、エンボス加工されたテキストよりも彫刻されたテキストを実現するために除去する材料が少ないためです。

さらに、テキストと文字を含むパーツを設計する場合は、フォント サイズが 22 ポイントを超えるサンセリフ フォント (Arial、Avenir、Verdana など) を使用することをお勧めします。

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CNC 加工用の CNC CAD 設計モデルの準備

CNC CAD 設計ルールは、最適化された 3D CAD モデルを実現するのに役立ち、CNC マシン ショップが部品を正確かつ費用対効果の高い方法で作成できるようにします。ただし、CNC マシンはこれらの 3D モデルを認識しません。したがって、これらのモデルを CNC マシンと互換性のある形式に変換する必要があります。

CNC マシンで使用できる形式は、dxf ファイル形式です。ほとんどの CAD ソフトウェアでは、ファイルを dxf ファイル形式で保存できます。このファイルは、CAM プログラムにインポートして、CNC プログラミング言語 (G コードとも呼ばれます) に変換できます。次に、G コードが切削工具とワークピースの操作を自動化し、製品を作成します。

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