CNC機械加工の固定費：工具が正確な価格設定の鍵を握る理由

Eagle Groupでは、金属鋳造からCNC機械加工まで一貫したフルサービスを提供しています。サプライヤーとしての責任の一つは、新製品ごとに部品価格を估算することです。あらゆるジョブの最終部品価格に影響する最大のラインアイテムの一つが工具費です。金属鋳造では、工具は型とコアを作るためのパターンを指すことが多々あります。CNC機械加工では、工具はワーク保持治具、工具ホルダー、切削工具、工具インサートを指すことがあります。

• ワーク保持治具は、切削操作中にワークピースを安定して保持する装置です。
• 工具ホルダーは、切削機械（旋盤、フライス盤、多軸マシニングセンターなど）と切削工具を接続します。
• 切削工具は、ワークピースに直接接触して材料を除去する要素です。ドリルビット、鋸ブレード、ブローチなどが含まれます。
• 工具インサートは多くの切削工具で使用されますが、すべてではありません。切削工具に取り付けられたときに実際の切削を実行する交換可能な部品です。

精密鋳造工具の詳細については、こちらの記事をご覧ください。

CNC機械加工のための工具設計

Eagle CNCは顧客から発注書を受領した後に工具を発注しますが、プロセスの早い段階から準備は始まります。顧客がRFQを提出すると、Eagle CNCのエンジニアがジョブ完了に使用すると予想されるプロセスを計画します。その計画の一部が工具です。この初期段階で、機械加工所はカスタム工具の発注や製作が必要かどうかを判断し、ジョブ完了に必要な消耗品の数を估算します。

CNC機械加工用標準工具

多くの場合、機械加工所は市販のワーク保持治具を使用できます。標準マシンバイス、旋盤ジョウ、コレットジョウ、トンブストーン、フェイスプレートなどが含まれます。参考までに、工具サプライヤーのCreston Industrial Salesが標準治具サプライヤーの優れたリストを提供しています。

同様に、工具ホルダーもコレットチャック、エンドミルホルダー、ボーリングヘッドホルダーなど多様な標準構成があります。

カスタムワーク保持治具

カスタムワーク保持治具が必要な場合、機械加工所は社内製作か専門サプライヤーへの外注を選択できます。いずれの場合も、ワーク保持が使用設備と切削プロセスに密接に関連するため、機械加工施設が自ら治具を設計するのが一般的です。

しかし、治具を単一の機械専用に設計すべきではない点は重要です。Eagle CNCのセールスエンジニア、デニス・チェスター氏によれば、「カスタム工具が機械固有にならないよう確実にしています。なぜなら、私たちの機械のいずれかがメンテナンスでダウンしても、オンタイム納期を保証する必要があるからです。私たちのシステムでは、ほぼどのジョブでもほぼどの機械で実行できます。」

カスタム切削工具もよく利用されますが、ほぼ常に交換可能な工具インサートを統合しています。これにより、切削工具自体はプロジェクト期間中持続し、インサートは必要に応じて交換できます。

上：カスタムワーク保持治具；上部：カスタム切削工具

CNC機械加工の工具コストに影響する要因

金属鋳造工具やその他の製造固定費と同様に、機械加工工具コストはジョブの複雑さに大きく依存します。カスタムワーク保持治具が不要であれば固定費は低くなります。同様に、社内で製作可能な限定的な複雑さのカスタムホルダーは、専門サプライヤーを必要とするものより一般的に安価です。

あらゆる機械加工ジョブで別の重要な固定費となるのが、使用される切削工具または工具インサートの数です。工具インサートは比較的安価で、時には1個5ドル以下ですが、頻繁に研磨・交換が必要です。知識豊富な機械加工施設は、ジョブ完了に必要な工具インサートの数と種類を正確に予測し、このコストを見積もりに織り込めます。

CNC機械加工工具の寿命

ワーク保持治具は更新・メンテナンスにより半永久的に持たせられますが、消耗品である切削工具と工具インサートは定期的に交換が必要です。実際、インサートの正常な寿命は切削時間でわずか15分程度のこともあります。

切削工具の寿命は、ワークピース材料と全体的な機械加工プロセスなど多くの要因に依存します。機械加工を実行するには、工具インサートが切削対象材料より硬くなければなりません。アルミニウムのような軟らかい金属は、炭素鋼のような硬い金属より遥かに容易かつ安価に機械加工できます。より硬い金属、より過酷なプロセス、より短い納期は、工具インサートと消耗切削工具の寿命をさらに短くします。

切削工具の寿命を延ばすため、工具メーカーSandvikは切削速度の低減（発熱抑制）、送りの最適化（最短切削時間）、切込み深さの最適化（切削回数の最小化）を推奨しています。切削環境も違いを生みます。潤滑剤や冷却装置の追加などです。プロセス調整に加え、一部の機械加工施設では、別の材料の使用や設計変更を推奨して工具寿命を延ばすこともあります。

競争力のある価格設定が今日のメーカーにとって極めて重要であるため、Eagle Groupはすべてのプロジェクトに製造しやすい設計（DFM）原則を取り入れています。DFMプラクティスに従うことで、最高品質と最低部品価格を実現する設計、材料、プロセスの提案が可能になります。

CNC機械加工の工具がどう機能するかを理解することで、顧客は新製品の初期設計と見積もりにより積極的に関与できます。

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