機械加工鋳造品：メリット、用途、製造方法

金属加工と鋳造プロセスは、製造業者にとって「どちらかを選べ」という比較で語られることが多々あります。しかし、鋳造vs加工に関する最近の記事で示唆したように、鋳造と加工の両方を活用することが、最も効率的な生産手段となるケースが多々あります。

本記事では、鋳造品加工のメリットと、次回設計でこれら両製造プロセスをどう組み込むかをまとめます。

機械加工鋳造品とは

機械加工鋳造品とは、まず半完成品として鋳造され、その後精密CNC加工で仕上げられたパーツです。

初期鋳造は、ダイカスト、インベストメント鋳造、砂型鋳造など、いくつかの鋳造方法で生産できます。しかし、これら各鋳造方法には、粗い表面仕上げや特定設計機能の製作不能といった独自の欠点があります。

CNC加工は製品品質を向上させ、欠落している設計要素を追加します。CNCフライス、旋削、穴あけ、鋸切断、または従来でない加工法など、1つ以上の加工プロセスを使用して、プレミアムな完成品を作れます。

鋳造品加工のメリット

鋳造品の加工には2つの主要なメリットがあります：

1. 機能追加と不要な鋳造肌材料の除去。
2. 精度と表面仕上げの改善。

これらのメリットがなぜ重要か理解するため、それぞれに関連する用途を探ります。

1) 鋳造肌パーツの修正

鋳型から取り出したばかりのパーツは「鋳造肌」と見なされます。製造者はまだ機械加工、サンドブラスト、その他の仕上げプロセスを施していません。

これらのパーツには通常、ゲーティングシステム、パーティングライン、鋳造セットアップに含めたライザーやベントからの不要な過剰材料があります。最低限、製造者は単純な切削工具で不要なオーバーポア材料を除去しなければなりません。複数パーツを効率化のため共有金型で鋳造する場合、技術者はゲーティングシステムから個別に切り離す必要があります。

より高品質なパーツには、製品設計を満たしパーティングラインを除去するため、より集中的なCNC加工が必要です。これにより、鋳造の最も明らかな痕跡を隠し、仕上げ品質を大幅に改善できます。

鋳造肌パーツ修正のもう一つの重要な要素は、鋳造では効果的に生産できない機能の追加です。例えば、タービンの湾曲フィン（上図参照）は、鋳造材料硬化後に金型半分を分離できないため、永久金型では生産できません。

インベストメント鋳造のような技術で、金型半分を取り外せない鋳造設計に対処できますが、他の多くの鋳造課題が加工を優先ソリューションにする可能性があります。例えば、穴、溝、ネジ山はCNC加工で生産した方がはるかに高品質です。

2) 仕上げ品質の改善

鋳造品に追加の機械加工機能が不要で、オーバーポア材料を容易に除去できる場合でも、精密CNC加工はトップ品質パーツにとって不可欠なステップです。

ダイカストのような鋳造方法は、他の鋳造方法に比べて優れた表面仕上げを生み出すため、パーティングライン除去のための軽微な機械加工タッチアップのみ必要な場合があります。しかし、砂型鋳造とインベストメント鋳造で生産されたパーツが滑らかな表面仕上げを必要とする場合、鋳造品加工は必須です。

鋳造品加工のもう一つの本質的理由は、厳しい公差限界を持つパーツの精度と精密さを改善することです。現代のCNCマシンは鋳造よりはるかに高い精度を達成できます。

大量の同一パーツを生産する必要がある製造者は、コスト削減のため鋳造を活用し、その後CNC加工で公差要件を満たせます。しかし、これには設計段階で機械加工代を考慮する必要があります。

設計への機械加工代の追加

機械加工鋳造品については、設計者が金型設計に機械加工代を組み込み、鋳造肌パーツが精密加工に十分な材料を持つようにしなければなりません。

例えば、完成品に厳しい公差を持つ小さな突起があると想像してください。金型設計に突起と同じサイズの機能がある場合、収縮や気孔で機能が意図より小さくなります。表面仕上げ改善や突起形状の精緻化のために機械加工が必要なら、機械工はさらに材料を除去せざるを得ず、パーツを粗く未完成のままにするリスクを負います。

パーツ設計に機械加工代を追加すると、製造者がCNC加工で仕上げる鋳造肌パーツやパーツ機能のサイズがわずかに増加します。これらの許容値は、製造者がより少ない不合格パーツで公差要件を一貫して満たし、機械加工時間を大幅に短縮するのに役立ちます。

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