CNC 加工 CAD ファイル ガイド:最適なフォーマットとモデル準備のヒント

CAD またはコンピュータ支援設計ファイルは、CNC 加工における重要なドキュメントです。エンジニアまたはデザイナーには、コンピューター制御のマシンに何をすべきかを指示するデジタル設計図が必要です。 CNC 用 CAD を使用すると、ツール パスをシミュレートし、CNC プログラミング コードを生成できます。このようにして、正確な寸法を実現し、CNC 加工中のエラーを削減し、青写真を現実世界の製品またはコンポーネントに変換します。 

この記事では、CNC のさまざまな CAD ファイル形式/拡張子、それらの比較、および一般的な変換の問題について詳しく説明します。 

始めましょう。 

CAD ファイルとは何ですか?

一般に CAD ファイルと呼ばれるコンピュータ支援設計ファイルは、部品の機能、寸法、形状に関する必要な詳細が含まれるデジタル設計です。これらは設計およびエンジニアリングのプロセスにおいて重要です。 

これらのファイルを作成するには、Fusion360 などの専用ソフトウェアが必要です。 CNC 用 CAD には、2D または 3D の 2 つの異なるモデルがあります。ファイルのモデルのタイプは、アプリケーションの要件によって異なります。

CAD ファイルは、CNC 加工プロセスの構造フレームワークです。つまり、このプロセスを開始する前に、CNC ファイル タイプが適切に設定されている必要があります。これらのファイルは、システムの互換性に基づいて、.IGES、.DXF、.DWG などの形式でいつでも利用できます。 

CAD ファイルは部品やコンポーネントを視覚的に表現したもので、実際の製造前に設計を変更したりストレス テストを実行したりするのに役立ちます。これらのファイルはCNC モデルのジオメトリを定義します。 、CAD CNC 設計を保証します。 マシン対応の命令に正確に変換されます。

実際、CAD ファイルを使用すると、設計から作成までの製品の開発サイクルを合理化できます。メーカーとして、これはプロトタイピングや大規模生産の精度と効率を維持するのに役立ちます。

CNC 加工用の一般的な CAD ファイル形式

RapidDirect プラットフォームは、stp、iges、prt、sldprt、sat、および x_t のファイル形式を受け入れます。最大ファイルは 15mb です

設計者またはエンジニアとしての目標は、CNC 加工プロセス中に精度と効率を達成することです。このプロセスには通常、デジタル デザインと物理的な生産の間の相互作用が含まれます。 CAD ファイルには、CNC 機械加工部品の製造に必要な手順と詳細なデータが含まれています。 

CNC 加工にはさまざまな CNC ファイル形式があり、部品の複雑さによってどの形式を選択するかが決まります。簡単なCNC ファイル形式の例 使用するソフトウェアに応じて、ソリッド モデルの場合は STEP、サーフェスの場合は IGES になります。

このセクションでは、CNC 加工で使用される一般的な CNC ファイル形式、その利点と欠点について説明します。

STP (.stp または .step) – 製品モデル データ交換の標準

.STP ファイルは、CNC 加工で一般的に使用される形式です。多くのメーカーがこの CAD ファイル形式を好んでいます。これは、詳細なモデル ジオメトリが提供されるためです。このファイル形式の主な目的は、さまざまな CAD システム間で 3D モデル データを交換できるようにすることです。 STP ファイルは、一般に受け入れられやすく相互運用性があるため、メーカーの間で好んで選択されています。

STP ファイルは 3D CAD モデリングで部品の特徴、表面、寸法を表すため、CNC モデルを作成する場合に最適です。 正確なソリッド ジオメトリと高い相互運用性が必要です。これらのファイル形式は、さまざまな製造データと互換性があります。これらを使用すると、プロジェクトのデジタル モデルをコンピューター支援製造 CAM システムにスムーズに転送できます。このプロセス中に重要な情報が失われることはありません。

CAD および CAM ソフトウェアは STP ファイル形式をサポートしているため、STP ファイル形式を使用して機械工場と設計チーム間でファイルを共有できます。 

GES (.igs または .iges) – 初期のグラフィック交換仕様

CNC 加工における IGES ファイル形式の使用は、1980 年代にまで遡ります。この形式には、CNC の世界で確固たる歴史があります。 IGES ファイル形式を使用すると、異なる CAD システム間で幾何学データを転送できます。 IGES 形式は今日に至るまで、特に長い製品ライフサイクルを必要とするアプリケーションで広く使用されています。

このファイルを使用すると、ワイヤフレーム モデル、ソリッド ジオメトリ、さらには 2D 図面などのさまざまなモデル タイプを表すことができます。古いファイル形式ですが、サーフェス モデルに使用できます。

ほとんどの場合、メーカーは、CNC 加工で自由形状のジオメトリや輪郭が必要な場合に IGES ファイル形式を使用します。一部のタイプの CNC マシンは IGES 形式をサポートしていませんが、古いマシンではこの形式がデフォルトの入力として使用されます。 

ただし、この形式には課題もあります。ツールパスに変換するときに、モデル内で変換ギャップが発生する場合があります。これは通常、複雑な 3D 形状を操作するときに発生します。いずれにせよ、一部のタイプのデザインには IGES ファイルを引き続き使用できます。

PRT (.prt) – CAD プラットフォームからのネイティブ パーツ ファイル

Siemens NX や PTC Creo などの CAD システムが PRT ファイル形式を作成しました。 PRT ファイル形式は、モデリング履歴やパラメトリック データなどの他の詳細とともにパーツ ジオメトリを保存できます。

このファイル形式は、コンポーネントの物理設計を表すだけではありません。材料特性と構築履歴を保存できます。また、この PRT ファイルは、他のコンポーネントとの関係における部品の動作に関する確かな詳細を提供します。これらの利点により、設計の変更、反復、さらにはシミュレーションにも使用できます。

PRT ファイルは、加工施設が同様のソフトウェアを設計者と統合する場合に最も好まれます。これは、設計の信頼性を維持するのに役立ちます。他のソフトウェアをサポートする IGES または STP ファイル形式とは異なり、PRT ファイルは標準化されたソフトウェアを備えた組織内でのみ使用できます。

SLDPRT (.sldprt) – SolidWorks 部品ファイル

このファイル形式は、SolidWorks のネイティブ ファイル形式として、CNC 加工プロセスを支援する優れた機能を提供します。部品の設計履歴とソリッド ジオメトリをキャプチャします。 .SLDRPT ファイル形式には、スケッチ、パラメトリック データ、モデリング情報が常に含まれます。

SolidWorks は詳細な情報を提供するため、家庭用電化製品、航空宇宙、自動車などの分野でよく使用されています。この CAD ファイル形式は CNC 加工で一般的なオプションであり、設計ワークフローの重要な側面となっています。 

.SLDRPT ファイルは、高速な反復をサポートできるため、一般的な選択肢です。 SolidWorks をサポートする CAM ソフトウェアを使用している場合は、設計プロセスから加工までシームレスに移行できます。ただし、ソフトウェアが SolidWorks をサポートしていない場合は、ファイルを STP 形式またはその他の中立的な形式でエクスポートする必要があります。

加工プロセスに設計の調整が含まれる場合、SLDRPT が使用に適した形式です。 

SAT (.sat) – ACIS ソリッド モデル ファイル

Spatial Corporation によって開発された SAT ファイルは、Fusion 350、Autodesk Inventor、AutoCAD などのさまざまな CAD ソフトウェア パッケージをサポートしています。 SAT ファイル形式は部品の正確な形状を 3D で保存するため、CNC 加工に使用できます。 

ACI ベースのモデルを操作する場合は、このファイル形式を使用できます。 SAT ファイルはソリッド コンポーネントを非常に正確に表現します。したがって、高レベルの精度が必要な部品の製造に最適です。

他の 3D 形式とは異なり、SAT ファイルはファイル サイズの点でより効率的です。 STP ファイルのように一般的には使用できませんが、設計および製造アプリケーションで同様のモデリング カーネルを使用するワークフローには使用できます。

SAT ファイルは、3D モデルのパーツを正確に表現します。これは、ツールパスを生成する際の処理を合理化するのに役立ちます。

X_T (.x_t) – Parasolid 送信ファイル

Siemens によって開発された X_T ファイルは、Siemens NX や SolidWorks などのさまざまな一般的なシステムをサポートしています。 X_T の T は「送信」を表します。これは、Parasolid ファイル形式のテキストベースのバージョンを表します。X_T バージョンは読みやすいため、モデルの共有に最適です。

3D モデルでパーツを正確に表現したい場合は、X_T ファイルを使用できます。これらのファイルはモデリング公差と形状データを提供するため、CNC 加工で検討する価値があります。 X_T バージョンとは別に、このファイルにはバイナリ バージョンがあります。

X_T ファイルは、設計者や製造者が Parasolid ベースのシステムを使用する場合に最適です。これにより、設計の整合性が維持され、ツールパスの作成時のデータ損失のリスクが軽減されます。さらに、X_T ファイルはファイル サイズがコンパクトで、読み込みが速くなります。このため、複雑なパーツや大きなパーツを扱う場合に最適なオプションとなります。

X_T ファイルの信頼性と精度により、複雑な形状や厳しい公差を扱う CAD アプリケーションで X_T ファイルを使用できます。したがって、これらは精密加工において非常に重要です。

CNC 加工用の CAD ファイルの技術比較

RapidDirect のエンジニアリング チームは、このセクションで説明するすべての主要な CAD 形式を処理します。当社のシステムは自動的に形状を分析し、潜在的な加工リスクを検出し、プロジェクトに最適な形式を推奨します。 STP、IGES、SLDPRT、または X_T のいずれを使用している場合でも、加工可能なツールパスへのシームレスな変換を保証します。

CNC加工は、高い精度が要求される製造プロセスです。したがって、加工精度と効率を実現するために、CNC に適した CAD を選択する必要があります。 

選択できる CAD ファイル形式は多岐にわたりますが、それぞれの形式にはパフォーマンスに影響を与える独自の技術的属性があります。このセクションでは、上で説明した CAD 形式の技術的特徴を検討します。これには、互換性、翻訳の容易さ、ジオメトリ表現などの要素が含まれます。

ソフトウェアの互換性と相互運用性

一部の CNC マシン ファイル形式は中立レベルで動作するため、さまざまな CAD および CAM システム間で使用できます。このような例には、IGES および STP ファイル形式が含まれます。これらの CNC 用 CAD は他のシステムと互換性があるため、他の機械工場とファイルを共有する必要がある場合に適したオプションになります。

X_T 形式は、SolidWorks などの Parasolid ベースの環境内で使用できます。ただし、この形式はシステムと統合するときに変換する必要があります

一方、SAT は、Fusion 360 や AutoCAD などの ACIS ベースのソフトウェアとのみ互換性があります。このエコシステム内では優れた相互運用性がありますが、エコシステム外では柔軟性がありません。

PRT と SLDPRT は詳細を含む最適な設計データを提供しますが、加工に使用する前に、データをニュートラル フォーマットにエクスポートする必要があります。

ジオメトリの表現と精度

STP および X_T ファイルは、CAD CNC 設計の寸法精度を維持するために不可欠な、正確なソリッド モデリング機能で知られています。 ツールパス生成時のワークフロー。どちらの形式でも、3D ジオメトリ、サーフェス、トポロジが正確に保存されます。 STP は中立的であり、標準化された定義を使用してジオメトリを保存しますが、X_T は Parasolid 独自のカーネルを使用して高忠実度を実現します。

IGES は 2D データと 3D データの両方を保存できますが、主にサーフェス ジオメトリとワイヤフレームを対象としています。真のソリッド モデリングに対する強力なサポートが不足しているため、CAM ソフトウェアにインポートするときにギャップや不正確さが生じる可能性があります。

PRT と SLDPRT はネイティブのモデリング履歴とパラメトリック データを保持し、ソリッド ジオメトリだけでなく、設計意図、スケッチ、フィーチャの関係も提供します。これらのファイルは共同設計環境で優れていますが、加工のために変換が必要な場合があります。

SAT ファイルも、ACIS カーネル用に最適化されていますが、ソリッド モデルを正確に表します。これらは互換性のあるソフトウェア内では良好に動作しますが、ACIS を直接サポートしていないシステムにはうまく変換されない可能性があります。

ファイル サイズと処理効率

X_T ファイルと SAT ファイルは軽量であるため、簡単に処理できます。このため、これらのファイル形式は詳細なモデルや大規模なアセンブリに適しています。 

STP ファイルは、その形式定義によりファイル サイズが大きくなります。アセンブリに使用する場合、このサイズはさらに大きくなる可能性があります。一方、IGES ファイルのサイズは通常小さいため、提供される詳細に影響します。 SLDPRT と PRT は、特に作業中のパーツに複雑な機能がある場合に大きくなります。 

パラメトリック データと設計データの保持

SLDPRT と PRT は、マテリアルの定義や拘束を含むパラメトリック データ全体を保存できます。したがって、シミュレーションや編集可能なデザインに使用できます。 

X_T と SAT はパラメトリック履歴を備えていませんが、正確な幾何学的詳細を提供します。その主な目標は、編集可能なモデルではなく、機械加工可能なソリッドを提供できるようにすることです。 

STP ファイルには、アセンブリの構造とジオメトリを保存できます。ただし、これにより、部品の変更が必要な場合の柔軟性が制限されます。 IGES はフィーチャベースの詳細やパラメトリック データを保持しませんが、ジオメトリを保存できます。ただし、これにより、変更の実行がより困難になります。

CAM および CNC ツールパス生成での使用

STP および X_T は CAM ソフトウェアで使用できます。したがって、これらをツールパスの生成に使用できます。また、これらのファイル形式は正確な加工をサポートします。  

一方、サーフェス ギャップが原因で、IGES ファイルのインポート後の修正が必要になる場合があります。これにより、ツールパスの作成を開始するまでの準備時間が長くなる可能性があります。

CAM システムでは SLDPRT、PRT、および SAT を使用できます。これは、CAM ソフトウェアがネイティブ ファイル タイプを受け入れる場合にのみ可能です。それ以外の場合は、続行する前にまずニュートラル形式に変換する必要があります。 

CNC 加工用の CAD ファイルの一般的な変換の問題と解決策

CNC 加工用の CAD ファイルを作成する場合、さまざまなファイル形式間の変換が必要になる場合があります。これは、設計チームと製造チームが異なるソフトウェアを統合する場合に重要です。 RapidDirect では、当社のエンジニアがアップロードされたすべての CAD ファイルをレビューし、単位の不一致、表面ギャップ、破損した形状、欠落した機能などの一般的な変換エラーの解決を支援し、生産開始前に部品が完全に機械加工可能であることを確認します。これにより、コストのかかる遅延が防止され、スムーズな CNC ワークフローが保証されます。

ファイルをある形式から別の形式に変換するのは簡単そうに見えますが、この変換プロセスではいくつかの問題が発生する可能性があります。これらの問題は、部品の精度、機械加工性、幾何学的完全性に影響を与える可能性があります。したがって、変換に関連する一般的な問題とその対処方法を理解することが重要です。

単位またはスケーリングが正しくない

これは単位が一致していない場合に発生します。たとえば、ミリメートルを使用する代わりにインチを使用しました。 CAD システムがヤードポンド法を使用し、受信側システムがメートル法を使用する場合。これは部品の精度と形状の特徴に影響します。パーツが小さすぎるか大きすぎる可能性があります。

この問題は、エクスポートとインポートを続行する前に単位を確認することで解決できます。 CAD システムでは、ファイルのインポートおよびエクスポート中に単位を確認する機会が常に提供されます。

ファイルに単位を付けた名前を付けたり、ファイルをインポートするたびに単位を検出するように CAM ソフトウェアを設定したりすることもできます。

ジオメトリまたは機能の損失

これは、CAD を CNC 設計ファイルに変換するとき、特に PRT などのネイティブ ファイルから IGES などのニュートラル ファイルに変換するときに発生する可能性が高い一般的な問題です。この場合、この形式では、建築部品のパラメトリック データ、フィーチャ、スケッチなどの重要な詳細は転送されません。これは、これらの形式では最終的なジオメトリのみが保持されるためです。

CNC マシン用の CAD ソフトウェアからエクスポートするときにモデルの整合性を維持するのに役立つオプションを選択できます。たとえば、曲面を操作する場合は、高解像度のテッセレーションを使用できます。  再エクスポートする必要がある場合は、実際の CNC ファイル タイプを保持することもできます。この問題を解決するもう 1 つの方法は、インポート時に信頼性の高いダイレクト トランスレータを備えた CAM システムを使用することです。 

表面のギャップとステッチエラー

IGES などの形式に変換するときに、ステッチされていないサーフェスやサーフェスのギャップなどの問題が発生する可能性が高くなります。これは、このタイプの形式ではサーフェスが統一されたソリッド モデルとして保存されないためです。この問題のため、CAM ソフトウェアはパーツを機械加工可能として認識しません。

これを防ぐ最善の方法の 1 つは、STP や SAT などの堅牢な形式を使用することです。また、小さなギャップを特定して埋めることができる、最新の CAD および CAM ソフトウェアの修復ツールを使用することもできます。もう 1 つの方法は、破損した表面を特定して修正するための診断ツールを統合することです。 

アセンブリ構造の損失

アセンブリを扱う場合にも、変換が問題になる可能性があります。これは、変換によりすべてのコンポーネントを 1 つの部分に結合できるためです。長期的には、これは部品間の相互作用に影響を及ぼし、複数部品の加工セットアップが複雑になります。 

この問題は、STP などのアセンブリ データをサポートする形式を使用することで解決できます。加工中のガイドラインとして、必ず参照面とビューを作成してください。また、アセンブリ レイアウトを表示する画面キャプチャなどの補足文書を機械工に必ず提供してください。

サポートされていないソフトウェア固有の機能

ファイルをエクスポートする場合、一部の CAD パッケージはスレッドなどのモデリング機能を適切に変換しません。フィーチャーが失われたり近似したりする可能性があり、加工中に不正確さが生じる可能性があります。 

うまくエクスポートできない可能性のある機能を改造することで、この問題の発生を回避できます。一部の CAM ソフトウェアは、欠落しているフィーチャを機械加工可能なジオメトリとして再構築できます。また、制作を開始する前に、いくつかのサンプル変換を簡単に実行して、翻訳エラーがないかどうかを確認することもできます。

ファイルの破損または非互換性

場合によっては、他のバージョンと互換性がないためにファイルを開けないことがあります。特に大規模なアセンブリの複雑なジオメトリの場合、ファイルの破損も問題になる可能性があります。 

zip フォルダーまたはクラウド プラットフォームを使用してファイルを共有すると、破損を防ぐことができます。また、CAM ソフトウェアがファイルのバージョンおよび形式と互換性があるかどうかを確認してください。あるファイル形式が機能しない場合は、別の形式を使用してファイルをエクスポートしてみることもできます。 

結論

CNC 加工プロジェクトが成功するかどうかは、使用する CAD ファイルの種類によって決まります。優れた CAD ファイルは、スムーズな生産ワークフローに必要な精度を提供します。 CAD ファイルの変換中に、多くの問題が発生する可能性があります。したがって、互換性の問題などの一般的な問題と、オンライン CNC 加工サービス プロバイダーに部品を注文する際に問題が発生するのを防ぐ方法を理解しておくことが重要です

適切なファイル形式と適切なエクスポート設定を使用すると、正確な加工を実現できます。また、慎重な変換は CNC 製造プロセスの成功に貢献します。 CAD ファイルの準備ができている場合は、ここにアップロードして、今すぐ CNC の見積もりを入手してください。 

よくある質問

CNC 加工用の CAD ファイルはどのように保存または保存すればよいですか?

ファイルを STEP (.STP) などの広く受け入れられている形式で保存することをお勧めします。これは、この形式が中立的であり、CAM/CAD ソフトウェアと互換性があるためです。これを行うときは、必ず単位を再確認し、関連ドキュメントを追加してください。転送中に ZIP フォルダを使用し、整理されたディレクトリにバックアップを保存することもできます。

CNC 加工に使用できる既製の STL ファイルはありますか?

STL ファイルは、ファセットメッシュ構造のため、CNC 加工には適していません。一部のパーツは STL 形式ですが、CNC 加工には IGES や STEP などの形式を使用できます。これらの形式はいずれも正確なジオメトリを維持します。 

STEP ファイルと IGES ファイルはどのように異なりますか?

STEP ファイルは複雑な 3D データやソリッド モデルに使用できるため、CNC 加工に最適です。一方、IGES ファイルはワイヤーフレームとサーフェスのみを処理できます。これにより、加工中にギャップや誤差が発生する可能性があります。 STEP はジオメトリの完全性を向上させるのに役立ちますが、IGES はサーフェス モデリングにのみ最適です。

ネイティブ CAD ファイルであれば CNC 加工に適していますか?

ネイティブ CAD ファイルは完全な設計履歴を保存できるため、編集に最適です。ただし、すべての CAM ソフトウェアがネイティブ CAD ファイルを読み取れるわけではありません。したがって、CNC 加工を扱う場合は、ファイルをニュートラル形式でエクスポートする必要があります。これにより、モデルのジオメトリを維持しながら、より良い互換性を維持することができます。

CAD ファイルを CNC で使用できるような形式に変換することは可能ですか?

はい、CAD ファイルを CNC 加工用の形式に変換できます。多くの CAD ソフトウェア アプリケーションでは、Parasolid (X_T) や STEP などの形式にエクスポートできます。エクスポート設定を使用して、許容差と単位を確認できます。変換する場合、良好な機械加工性を実現するために調整が必要になる場合があります。

すでに 3D モデルを所有している場合でも、2D 図面を生成する必要がありますか?

2D 図面の作成は必須ではありませんが、これらの図面は検査メモ、寸法、表面仕上げを伝えるのに役立ちます。ほとんどの場合、CAD 設計者や CNC 機械工は、詳細を明確にするためにこれらの図面を 3D モデルとともに使用します。単純なパーツを扱う場合は、3D モデルで十分な場合があります。ただし、高精度のプロジェクトには 2D ドキュメントが必要です。