カスタム加工プロジェクトを競争力のある見積もりに向けて準備する方法

最近、カスタム部品設計を思いついた、または特別な要件を持つ部品を製造する必要がありますか？もしそうなら、次のステップはメーカーを雇い、3D CAD（コンピュータ支援設計）ファイルを送り、公正な製品見積もりを受け取り、製品を製造する、というものですよね？そう簡単ではありません。

真実を言えば、製品が最初から製造のために正しく設計されていない場合、多くのことがうまくいかなくなる可能性があります。例えば、巨額の製造コストがかかったり、製品を無駄にする欠陥が発生したりすることがあります。したがって、3D CADを作成してメーカーに連絡する前に、まず理解しておくべきいくつかのことと設計のヒントがあります。

この記事では、これらすべてを網羅します。プロジェクト見積もりの準備を助けるガイドとして役立ちます。

製造プロセスを理解する

メーカーがあなたの製品を製造するために使用する製造技術とプロセスを理解することは、その技術で容易に製造できる製品設計を作成するのに役立ちます。例えば、今日最も人気のある2つの製造方法であるCNC加工と3Dプリントは、異なる動作モードを持ち、異なるカスタム製品設計シナリオに適しています。

CNC加工は減法製造プロセスです。つまり、切削工具を使用してワークピースから材料の一部を除去し、望ましい製品が形成されるまで続けます。コンピュータ数値制御（CNC）技術を利用して、切削工具とワークピースの動きを自動化し、望ましい製品を作成します。対照的に、3Dプリントは付加製造プロセスです。望ましい製品が形成されるまで、材料を層ごとに積み重ねていきます。

CNC加工プロセスは、角度付き切削、キャビティ、芯ズレ穴、その他の複雑なフィーチャーを特徴とする複雑なカスタム製品設計の作成に最適です。3Dプリンターでもこれらの部品を同様に作成できますが、材料選択肢が限られます（プラスチックとごく一部の金属）。したがって、特定のプラスチック試作や複雑な部品には、CNC加工より3Dプリントを選択するのが合理的です。

詳細: CNC加工 vs 3Dプリント

カスタムCNC加工のための設計ガイドライン

高品質な部品を達成し、製造コストを削減するのに役立ついくつかの有用な設計ガイドラインを紹介します。

#1 キャビティ

キャビティとポケットは、キャビティ幅の4倍未満の深さになるように設計すべきです。これはエンドミル工具の切削長が限られているため、深さ/幅比が小さいキャビティを製造すると、工具のたわみと振動が発生する可能性があるためです。

図1: キャビティの設計

 

しかし、製品設計により大きな深さ/幅比が必要な場合、特殊切削工具が必要となり、追加の製造コストが発生する可能性があります。

#2 壁厚

薄い壁はCNC加工中に振動しやすく、加工部品の達成可能な公差と精度を低下させます。したがって、原則として、金属部品は最小壁厚0.8mm、プラスチック部品は最小壁厚1.5mmで設計すべきです。

図2: 金属部品とプラスチック部品の壁厚要件

 

より薄い壁を実現することは可能ですが、通常は追加の製造コストを伴います。

#3 穴

穴は標準直径で設計すべきです。これにより、標準ドリルビットサイズを使用してこれらの穴を作成でき、特殊エンドミル工具の必要性が排除されます。また、穴の深さはエンドミルの公称直径の4倍未満とすることを推奨し、工具たわみを最小限に抑えます。

図3: 穴の設計

 

#4 公差

公差とは、機能を適切に果たせる加工部品のサイズにおける許容変動量です。

製品設計者は通常、「±」記号（「プラスマイナス」と発音）と値を伴って、物理的寸法における許容変動限界を述べることで、公差をメーカーに指定します。例えば、±0.05mmなど。直径21±0.25mmの2つの穴を持つ部品を製造する計画がある場合、図4のようになります。

図4: エンジニアリング公差

 

このシナリオでは、標準直径値より0.25mm多い（または少ない）偏差を許容することを意味します。したがって、メーカーが直径21.25mmまたは20.75mmの穴を製造しても、部品の適切な機能には影響しません。

CNC工作機械は、最も精度の高い製造技術の一つで、±0.04mmまでの厳しい公差を達成できます。ただし、より厳しい公差要件は通常、より高い製造コストにつながることに注意してください。

理想的な表面仕上げを選択する

CNC加工プロセスは減法的ですが、優れた表面仕上げの部品を生産するのに優れています。「加工直後の」表面仕上げとは、CNC工作機械から直接出てくる加工部品を指します。これらの部品は製造プロセスの精度を保持し、追加コストを必要としません。

図5: 加工直後のフライス部品

部品に陽極酸化や粉体塗装などの追加後処理オプションが必要な場合、メーカーからより高いプロジェクト見積もりが期待できます。

図6: 陽極酸化アルミニウム仕上げの部品

 

粉体塗装仕上げの部品

 

詳細: 陽極酸化アルミニウム仕上げ。

カスタムCNC加工：Gensunがサポート

カスタム加工と製品設計のヒントについてもう少し理解できた今、あなたのプロジェクト見積もりと製品開発の成功は、あなたの製品設計に依存することに同意いただけるでしょう。だからこそ、あなたの製品設計を見て、あなたにとって何が最善かアドバイスしてくれるメーカーと協力しなければなりません。

Gensun Precision Machiningは、アジア全域でカスタムCNC加工サービスを提供するリーディングプロバイダーです。高度な資格を持つエンジニア、技術者、品質管理エキスパートのチームが、あなたの製品を正しく完成させる能力があります。弊社はお客様の利益を最優先に考えているので、見積もりツールを使用して3D CADファイルをアップロードし、見積もりを依頼し、高度な資格を持つエンジニアと製造プロジェクトについて相談してください。

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注: この記事は2021年2月に最初に公開され、2022年5月に更新されました