大型部品と小型部品の CNC 機械加工:一般的な課題を克服する方法

CNC 機械加工は、コンピュータ制御の高速切削工具を使用して固体ワークピースから材料を除去し、完成部品を明らかにする従来の製造プロセスです。このプロセスは大部分が自動化されているため、製品チームは通常、「設定して忘れる」ことができ、正確で正確で再現性のあるパーツを毎回受け取ることができると信じています。さらに、CNC 機械加工は、一般的に非常に費用対効果の高い生産手段であり、幅広い材料と互換性があるため、製品チームに高度な創造的柔軟性を提供します。

CNC 機械加工の柔軟性、適応性、手頃な価格を考えると、製品チームは可能性が無限にあると考えるかもしれません。ただし、パーツのサイズによっては、留意すべき重要な考慮事項がいくつかあります。非常に大きな部品または非常に小さな部品を機械加工するための最良の方法について知っておくべきことはすべてここにあります:

CNC 加工の重要な考慮事項

部品のサイズに関係なく、すべての製品チームが留意しなければならない 2 つの CNC 機械加工要素があります。それは、工具の形状と工具のアクセスです。ドリルやエンドミル工具などのほとんどの CNC 切削工具は円筒形で、切削長が制限されています。

工具形状

加工プロセス中に、工具の形状が加工部品に転送されます。そのため、たとえツール自体が小さくても、CNC 機械加工部品の内部コーナーには、円筒形ツールの結果として半径があります。

製品チームはこの点に留意し、設計の角が鋭くならないようにできる限りのことを行う必要があります。内側の鋭い角が避けられない場合、いくつかの回避策がありますが、通常は追加のツール、プロセス、およびリソースが必要です。

ツールへのアクセス

ツールへのアクセスは、CNC 加工プロセスにおいて特に重要です。切削工具はワークピースに上から接近し、切削工具が上からアクセスできないワークピースの部分は加工できません。アンダーカットはこのルールの顕著な例外ですが、すべてのユースケースに最適な選択ではない場合があります。製品チームは、マスター パターンのすべてのフィーチャを 6 つの主要な方向のいずれかに位置合わせするか、5 軸 CNC マシンを使用して、より高度なワークピース保持機能を利用する必要があります。

一般的な問題点に対するその他の汎用 CNC 設計のベスト プラクティスには、次のものがあります。

• 重要な機能をパーツの同じ側に配置してセットアップを減らす
• 可能な限り深い機能を避ける
• 硬い材料は加工に時間がかかるため、可能な限り柔らかい材料を使用する
• 部品をできるだけシンプルに設計する

これらの CNC 設計のベスト プラクティスは、製造可能性を考慮した設計 (DFM) とクリーンで機能的な部品の作成の鍵となります。製造可能性のために最適化された設計は、製造がより速く、より簡単で、安価になります。製品チームが DFM を習得すると、大型部品の機械加工と小型部品の機械加工に関する特別な考慮事項に注意を向けることができます。

大型部品の CNC 加工の主な回避策

大型部品の機械加工に関連する 2 つの最も一般的な課題は次のとおりです。

• 単純に重すぎるパーツ :ほとんどの CNC マシンには、超過できない重量制限があります。
• 大きすぎて CNC マシンの移動寸法に収まらないパーツ :大きなパーツは、ツールがすべての寸法にアクセスできるように、より大きな作業ゾーンとより広いリーチを必要とします。

幸いなことに、これらの問題点を軽減するのに役立つ回避策が多数あります。

大きくて重い部品を製造する最も費用対効果の高い方法は、設計段階で重量の問題を予測し、部品を機械の重量制限を超えないサブアセンブリに分割することです。ただし、これにより製造プロセスに時間がかかり、特定のサブアセンブリは依然として重すぎて作業員が安全に輸送できない場合があります。必要に応じて、製品チームはアウトリガー スタンドを使用してより重い部品を支え、負荷を均等に分散し、機械への負担を軽減する必要があります。

部品を実際に加工する場合、オペレーターは次のようなさまざまな方法で CNC マシンの移動寸法を考慮することができます。

• パーツの角度を調整して、その機能が機械の移動経路に沿って整列し、利用可能なスペース内によりよく収まるようにする
• スライド治具を使用して長い長方形の部品に穴を開ける
• スライド式 4 軸フィクスチャを使用して大きなチューブに穴を開ける
• すべての機能が作業範囲内に収まるように大きな丸いパーツを回転させる
• 部品をスライドさせて回転させ、X 軸と Y 軸の両方を拡張する

設計上の考慮事項と、小さな部品を効果的に加工する方法

小型の CNC 機械加工部品は軽量で効率的に製造できますが、小型部品のカスタム加工にはかなりの課題があります。小さな部品は技術的に作るのが難しいです。さらに、非常に小さな部品を機械加工すると、高品質の製品を確保することが困難になることがよくあります。製品チームは、自分たちが作っているものを見ることができる場合にのみ正確な検査を行うことができ、0.005 インチ未満の機能は肉眼では見ることが困難です。これらの課題に加えて、小さな部品の加工には専用の装置も必要です。

幸いなことに、製品チームは通常、これらの課題を克服するためにいくつかの小さな調整を行うだけで済みます。設計が製造可能性のために最適化されている限り、部品は CNC 機械加工に適しているはずです。また、小さな CNC 機械加工部品の検査が正確であることを確認するために、チームは 3D 顕微鏡を手元に置いて、特徴と表面仕上げを拡大することができます。

小型の CNC 機械加工部品の製造に関しては、製造業者は高 RPM の機器のみを使用する必要があります。これにより、小型のドリルを使用して、部品の隅々まで効果的に入れることができます。

オンデマンド製造パートナーである Fast Radius で、より良く、よりスマートに構築

CNC 機械加工を使用して、多くの材料、サイズ、および形状の高品質の部品を作成することは可能ですが、製品開発チームと機械工は部品のサイズに注意する必要があります。大きな部品は重くて扱いにくく、エンジニアがすでに小さな部品の非常に小さな特徴の品質を検証するのは困難です。

設計段階と製造段階の両方を調整して、非常に小さな部品でも非常に大きな部品でも正確かつ精密に製造することができます。最初から機械加工性を考慮して設計し、生産中に前述の回避策を実践することで、サイズに関係なく素晴らしいものを作成できます。

大型部品の機械加工や小型部品の機械加工では、経験豊富な製造パートナーが提供する専門知識を活用できます。 Fast Radius では、何年にもわたる設計の専門知識をお客様に提供できることをうれしく思います。これにより、お客様は、これまで考えられていたよりも早く高品質の部品を革新し、構築することができます。見積もりについては、今すぐお問い合わせください — 始めましょう。

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