CNC加工部品が「複雑」になる6つの主要因

CNC加工部品が繰り返し極限の精度で加工されることを理解すれば、ショップが能力を持てばどんなCNC加工部品でも作れると思いがちです。違います！

多くのCNC工作機械ショップが「複雑な」部品を製造できると謳いますが、必ずしも真実ではありません。では、真に「複雑な」部品とは何か、それに取り組むショップに求められるスキルとは何かを探りましょう。実際のステッカーマシン社プロジェクトの写真とともに、部品を「複雑」に分類する6つの条件を紹介します。

1. 鋳物の重量とサイズ

これは明確です。一部のCNC加工部品は大型で、通常重量もあります。50ポンド（約23kg）を超える部品には、原材料から工作機械、検査、最終梱包までのプロセス全体で吊り上げ装置とハンドリング計画が必要です。ステッカーマシン社では多数のクレーンを備え、必要に応じて吊り上げ装置の設計・製作も行っています。

このリフトシステムは、加工後の200ポンド（約91kg）超の鋳物を移動できます。

2. 治具（フィクスチャリング）

CNC加工部品を単に保持することさえ難しい場合があります。特にカスタムCNC部品ではそうです。鋳造工具が作られる前に、ショップは顧客と鋳造所と協力して、加工時のクランプと保持の方法を計画します。鋳造ダタム方式で通常は全員が共通認識を持ちます。時には、治具のクランプと保持能力を高めるため、鋳造ダタムポイントを移動する必要もあります。

クランプタブ（赤丸参照）を部品に追加して加工時の保持力を高めることがよくあります。これは加工後に残る場合もあれば、取り外される場合もあります。

最新の油圧部品に対応し続けることは一部のショップにとって課題ですが、油圧クランプは手動クランプに比べていくつかの利点があります：

• 治具内での部品の正確な位置決めの繰り返し精度
• クランプ速度：数秒 vs 数分
• CNCオペレーターの負担軽減；疲労の低減

ボアが公差内で真円になるよう、ボアに圧力をかけずに保持する方法を開発しました。このソリューションは12年間、信頼できる納入につながっています。

3. 部品材料

アルミニウムからダクタイル鋳鉄、鋳鉄まで、それぞれの材料タイプにはさまざまなグレードがあります。工具サプライヤーが、加工材料に適したインサートグレードの選定を支援します。カスタム加工部品の中には、入手困難な材料や、加工が容易でない材料を必要とするものもあります。

鋳物の残留応力は、加工中に部品に影響を与えます。一部の材料が除去されると、応力によってボアが真円から外れたり、フライス加工面が平面度から外れたりします。応力歪みへの対策には：

• 仕上げ工程を追加する
• 部品の保持方法を変更する
• 半仕上げ工具を追加する
• 鋳物を応力除去処理する

4. 図面公差

厳しい公差は部品を複雑にします。公差が課題になる例：ボアの真位置公差0.1mm、ボア径公差0.020mm、複数ボアの同軸度公差0.015mmなど。

これらの厳公差が、特殊工具の要否、必要工程数、機械プログラミングの方法、外注工程の要否を決定します。

ボアが大きいほど難易度は上がります。また、大型部品や薄肉部品では、平面度0.05mmや平行度0.05mmも挑戦的です。解決策には、異なるフェイスミル、インサート、異なる治具方法が含まれます。

5. 組立

部品の複雑さと、組立が必要なコンポーネントの数と種類が、組立治具の設計を決定します。オペレーターに優しい組立治具を開発し、必要なすべてのコンポーネントが組み立てられ、すべてのアッセンブリが完全なコンポーネントで出荷されるよう確保します。

エアシリンダー、センサー、圧力スイッチなどが、コンポーネントの見落としを防ぎます。最新技術では、組立治具が順序エラーチェックにより人的ミスをさらに防ぎます。一部のステーションは、コンポーネントが順序通りにピック・装着されたかを認識し、作業員がステップを飛ばせないよう制御します。

別のショップで、アルミ部品への鋼製スリーブ（直径82.55mm、圧入代0.18mm）の組立で、アルミ側面が傷つき漏れパスが生じた事例があります。弊社の革新的な「加熱圧入」ソリューションで漏れパスを排除し、優れた品質で顧客を満足させました。

6. 耐圧試験

部品の形状が複雑さを生むことがあります。耐圧試験で部品をクランプする際、機械加工されたボア、平面、薄肉などの重要形状が歪まないよう綿密に検討する必要があります。 クレーンが必要な大型・重量部品の場合、すべてのハンドリングステップを正確に計画する必要があります。

水没試験は標準的な耐圧試験法で、オペレーターがエアリークを目視観察して合否を判定します。

エア減衰試験のプログラマブル試験機は大量生産向けで、合否表示を出します。この治具の試験機とコンピューターは水没試験より高価ですが、人的ミスの可能性を排除します。

「複雑」の定義は解釈が分かれそうに見えます。しかし、ここで挙げた6つこそが、「複雑な」CNC加工部品の唯一の真の説明です。これらには、熟練CNCオペレーターと設備（ロボット含む）に多額投資しているハイエンド工作機械ショップが必要です。

ステッカー社は、他の工作機械ショップが手を出さない複雑なプロジェクトに挑むことを誇りにしています。それを証明するミニケーススタディをご覧になりませんか？ 下の画像をクリックして、「In a Bind?」という「難題プロジェクト」リソースを入手してください。

著者について

ジムは治具設計のグルで、印刷レビューと製造のための設計（DFM）で顧客とフロントエンドで協働します。現場をサポートし、「上級オペレーター研修」をリードしています。ジムは週4日勤務に移行中（引退に向けて）、後継者を治具設計で育成しています。レイクショア技術大学（産業工作機械技術／機械技師）で5年間学びながら働き、家庭を築きました。キャリア初期にはフライス盤と旋盤をプログラミングし、1日2〜3本のCNCプログラムを作成、総計2,500本以上。キャリアを通じて2,500以上の治具を設計してきました。