フィレット vs 面取り：CNCと3Dプリントで適切なエッジを選ぶ方法

フィレットと面取り（チャンファー）の違いは何ですか？

CNC工作機械や3Dプリンターで製造される製品設計を作成しようとしている場合、この疑問が頭をよぎったことがあるはずです。GoogleやBingなどのお気に入りの検索エンジンで検索すれば、フィレットを「丸めたコーナー」、面取りを「傾斜したコーナー」と説明する大量の回答が見つかるでしょう。

しかし、この質問への答えは、加工部品の形状だけにとどまりません。製品設計者として、まずこれらの機能的な違いと、これらの機能が理想的となる設計シナリオを理解する必要があります。

この記事では、これらすべてを網羅します。

フィレットと面取りの違いは？

フィレットは、部品のコーナーでの応力を軽減し、コーナーでの急速な変形を防ぐ、設計（または部品）の丸みを帯びたコーナーを指します。対照的に、面取りは、設計または部品の傾斜した、または角度のついたエッジ（通常45°または60°）を指します。

図1. フィレット vs 面取り

フィレットと同様に、面取りも鋭いエッジを緩和し、応力集中を減らし、加工部品の耐荷重能力を向上させます。しかし、面取りはフィレットのように応力を広い表面に分散できないため、応力集中が高く（または応力耐性が劣る）傾向があります。

図2. 面取りエッジはフィレットエッジより応力耐性が劣る

フィレットと面取りの両方とも部品の美観を向上させます。しかし、面取りエッジは製品設計においてより寛容です。製造コストの増加や部品機能への影響を心配することなく、ほぼどの部品にも容易に組み込めます。

フィレット作成時に留意すべき2つのポイント

#1 CNC加工における底面エッジ

内部（凹面）フィレットと外部（凸面）フィレットを持つキャビティを備えた直方体部品の以下のイラストを考えてみてください。

図3. 内部と外部フィレットを示す加工部品

このような底面エッジ（凹面フィレット）は、ボールエンドミルのような特殊工具を必要とするため、CNC工作機械での製造が特に困難です。これは製造コストを増加させるだけでなく、ボールエンドミルは脆弱でより低い切削速度で使用されるため、リードタイムも長くなる可能性があります。したがって、角底形状（スクエアボトム）を採用する方が得策かもしれません。

しかし、設計の機能上、底面エッジにフィレットが必要な場合は、付加製造である3Dプリントプロセスを使用して部品を作成することを検討すべきです。

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#2 垂直壁間の内部エッジはフィレットを持つよう設計する

CNCフライス加工の減法的性質は、キャビティの垂直壁の間に常に丸みを帯びたコーナー（またはフィレット）を作り出します。これは図4に示す通りです。

図4. 垂直壁の内部エッジにフィレットを示すCNC加工部品

これらのフィレットのサイズは、フライス加工に使用されるエンドミル工具のサイズに依存します。例えば、サイズ（または直径）0.8 mmのエンドミル工具は、半径0.4 mmまでのフィレットを作成できます。したがって、このエンドミル工具を使用してキャビティを作成する場合、半径0.2 mmのフィレットを実現することはできません。

同様に、垂直壁が曲面（または傾斜面）と接する領域でフィレットを設計する場合も、エンドミル工具のサイズを考慮する必要があります。これは図5に示す通りです。

図5. 垂直壁と傾斜面のフィレット

エンドミル工具は、その直径の標準的な倍数の長さで提供されることを念頭に置いてください。最良の結果を得るには、直径の3〜5倍の長さのエンドミル工具を使用することを常に推奨します。

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フィレットと面取りの作成：Gensun Precision Machiningがサポート

フィレットと面取りの機能的違いが理解できた今、高応力集中を減らし美観を向上させるために、どちらを製品設計に組み込むべきか容易に判断できます。しかし、部品製造の成否は依然として、あなたの加工パートナーにかかっています。

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