CNC加工と3Dプリントで治具・固定具を設計する

治具と固定具は、部品組立の効率化、効率的なワークフローの構築、全体的な製造品質の向上、生産コストの削減、作業の自動化に役立つ、生産現場の重要な製造ツールです。

本記事では、治具と固定具の違いを解説します。治具と固定具は最も一般的にCNC加工で製造されますが、不規則で複雑、または小型の治具・固定具が必要な場合、産業グレードの3Dプリント（付加製造）が加工の優れた代替案または選択肢となり得ることも探ります。

治具が手動プロセスを支援

製造業者は製造装置内で様々なタイプの治具を多様なタスクに使用しますが、本質的に治具は工具の位置を保持しガイドして製造タスクを実行するものです。ドリルブッシングは好例で、ワークピースを貫通するドリルをガイドし、正確な位置と角度を維持します。ドリルブッシングは作業品質の向上と製造速度の増加につながります。

固定具が自動化プロセスを支援

製造工具をガイドするのではなく、固定具はワークピースを安全な位置、向き、または場所に保持します。一般的な加工例は、原材料ブロックをCNCマシン内でクランプする固定具です。固定具は自動化を可能にする重要な製造ツールです。例えば、自動車組立ラインは、溶接と組立プロセスを通じて車を固定し移動させる固定具によって実現されています。また、光学やレーザースキャンで製造品質を評価するために製品を固定するのにもよく使用されます。確かに、固定具を伴わない自動化産業プロセスを見つけるのは困難です。

治具と固定具の組み合わせ

治具と固定具を組み合わせることで、製品が適切に機能するための製造精度を達成できます。例？ドア、キャビネット、棚を考えてみてください。ドアのノブ、ラッチ、ヒンジの穴には精密な位置決めとドリルガイドが必要です。キャビネットの蟻継ぎ切りやキャビネット側面の棚穴も同様です。治具と固定具がなければ、本は棚から落ち、引き出しは頼りなく、ドアは正しく閉まらない…お分かりいただけるでしょう。

前述の通り、機械加工が治具と固定具の製造で最も一般的なプロセスです。設計考慮事項とガイドラインについては、プロトラブズでは±0.005インチ（0.127mm）の公差を維持できます。

最後に、すべての治具と固定具が金属製である必要はありません。多くの場合、プラスチックでコストを削減し、性能要件を満たせます。

治具・固定具向け3Dプリントオプション

機械加工に加えて、産業グレードの3Dプリントも治具・固定具の実行可能なオプションとなり得ます。これも金属とプラスチックの両方で可能です。特に、形状が複雑すぎたりコストがかかりすぎたりして機械加工が困難な場合に当てはまります。鍵は、特定の用途にどの技術がより適しているかを選択することです。

一般的なルールは：3軸CNC加工で可能なら、加工すべきです。機械加工固定具は通常、優れた表面仕上げ、より強力な材料、より高い精度を持ちます。また、少量生産ではコストと納期は3Dプリントとほぼ同等です。

前述の通り、治具・固定具が不規則または複雑な形状、または通常より小さい場合に3Dプリントが活躍します。さらに、複数の治具・固定具を製造する場合、3Dプリントはコストを抑える良い方法となり得ます。

最近の設計ヒントの一つで、どの3Dプリントプロセスが特定の治具/固定具用途に最適かをまとめています。

プラスチック治具・固定具の場合、ステレオリソグラフィ（SL）は、最終コンポーネントで可能な優れた表面仕上げのため、小型で複雑な治具・固定具の構築に人気のオプションです。選択的レーザー焼結（SLS）は、より大型の治具・固定具に定期的に使用され、SLよりも強く耐久性と精度に優れた部品を製造します。SLSはより大きなビルドボリュームも提供しますが、部品は粗い仕上げで微細ディテールに欠けます。マルチ・ジェット・フュージョンも治具・固定具製造で人気が高まっています。機能的なナイロンプロトタイプと最終用途生産部品を最短1日で製造可能です。

金属治具・固定具の3Dプリントでは、ダイレクト・メタル・レーザー・シンタリング（DMLS）が極めて耐久性の高いアイテムを製造できます。ただし、DMLS表面は粗く、後処理要件のため納期は長くなります。

いつものように、技術ヒントについてご質問やオプションのご相談、アドバイスが必要な場合は、アプリケーション・エンジニアまでお問い合わせください。電話：877-479-3680、メール：ADMIN@MFGROBOTS.COM。次の設計プロジェクトを今すぐ開始するには、3D CADモデルをアップロードして数時間以内にインタラクティブな見積を取得してください。