CNC加工コストを最小化する10の実証済み戦略

試作や量産品の製造を望むとき、CNC加工は良い選択肢です。しかし、加工コストが人々を躊躇させる主な理由となることがよくあります。CNC部品のコストに影響を与える要素には、材料、設計、表面処理、数量、納期などがあります。幸い、豊富なCNC加工経験を持つ専門家は、切削コストと最終製品価格の大幅な削減を支援できます。

この記事では、エンジニアたちのトップ10のスキルをまとめました。これらの実証済みのスキルに従うことで、設計要件を満たしながらコストを最小化するために最適化された部品を得ることができます。

CNC加工部品のコストに影響する要因

コスト削減の方法を議論する前に、CNC部品の価格に影響する以下の6つの要因を簡単に概説します。

加工時間

部品の加工に時間がかかるほど、コストは高くなります。加工時間は通常、CNC加工部品の主要なコストドライバーです。

材料

異なる原材料の価格はしばしば異なります。性能が似ていても、一般的でない材料ははるかに高価になることがあります。

公差

より厳しい公差要求は、より困難な加工と高い不良率を招き、価格上昇につながります。

数量

1個と1000個の生産に必要なCNCプログラミング時間は同じです。より多くの数量が必要な場合、総コストが均等に配分されるため、個々の製品コストが削減されます。

表面処理

コーティング、研磨、アルマイト、黒色酸化などの表面処理が必要な場合、複数の加工工程と大幅なコストが追加されます。

納期

短い納期は、サプライヤーがより多くの作業員を調整してあなたの注文を優先し、他の注文の加工を遅らせる必要があることを意味します。これは追加コストの小さな要因であり、業界では特急手数料と呼ばれます。

10のコスト削減設計ヒント

CNC加工コストの源泉がわかったところで、それを最小化する方法を見てみましょう。

1. 最も適した材料を選択する

部品を設計・加工する際、適切な材料を選択することはコスト削減の最も重要な方法です。あなたにとって最も適した材料は、最も高価なものではありません。部品の用途と機能に応じて最も適した材料を見つける必要があります。

ほぼ同じ性能でも価格が大きく異なる材料がたくさんあります。これらの代替材料が機能的用途を満たせるか確認できます。例えば、一般的に使用される金型エジェクタピンでSKH51をSKD61に置き換えると、50%〜70%のコスト削減が可能です。

一方で、6061アルミニウムなどの軟らかい材料は切削しやすく、加工時間が短くなります。硬い材料はより高価な加工工具を必要とし、損傷や工具摩耗しやすくなります。まとめると、硬い材料は加工時間と工具摩耗率が長く、部品加工コストを増加させます。

2. 90°内部角を避ける

鋭角または90度の内部角は、より多くの加工工程と時間を必要とし、追加コストを増やします。しかし、ほとんどの内部コーナーは90度である必要がなく、面取りしても機能に影響しません。

設計を調整して面取り（フィレット）を含めると、機械は連続稼働して部品を作成できます。フライスカッターやエンドミルなどのCNC加工工具は、自動的に円形の内部コーナーを残します。小さなまたは狭いフィレット半径は、より多くの工具パスと特殊な小型工具を必要とし、加工時間を増やし工具交換を必要とします。対照的に、コーナーの半径が大きいと、より大きな工具で効果的に切削できます。

最適な設計のために、内部コーナー半径のL:D比（長さ対直径）を3:1以下にしてください。また、すべての内部コーナーを同じ半径に保つと加工時間を短縮できます。

3. 内部キャビティを最小化する

深いキャビティ設計の金属またはプラスチック部品は、通常時間がかかり加工が困難です。キャビティの作成には大量の材料除去が必要で、材料廃棄物につながる可能性があり、切りくずの除去が困難だったり、特殊プロセス（ワイヤー放電加工や型彫り放電加工など）が必要になったりして、コストが増加します。

設計ではポケットの深さを長さの4倍に制限し、理想的な設計深さは直径の2〜3倍としてください。

4. 薄肉設計を避ける

壁が薄すぎる加工部品は、非常に脆いため加工により多くの時間を必要とします。また、振動や変形が起こりやすいため、精密な公差の維持が困難です。低速加工、特殊加工技術、高い不良率により、これらの薄肉部品はより高価になります。

厚肉部品の加工はより安定しており、加工コストが低くなります。加工価格を低く保つため、薄肉設計を避けてください。金属部品の壁厚は0.8mm以上、プラスチック部品の壁厚は1.5mm以上としてください。

5. 標準穴サイズを使用する

加工部品がねじ穴で設計されている場合、穴の深さとねじサイズが総価格に影響します。一般的に、治具内のねじ長を増やしても部品が強くなるわけではないため、穴径の3倍を超える穴は必要なく、できるだけ短くしてください。ねじ長が径の3倍の場合、破損リスクが高まり、より多くの加工時間が必要です。非常に小さなねじは手動タッピングが必要で、これも価格を高めます。

6. 複雑な部品を避ける

大型、微小、複雑設計の部品を加工するには、特殊工具、多軸CNCマシン、カスタム治具が必要で、これらはすべて総コストを増加させます。

複数の面で作業が必要な複雑な部品などの場合、部品を2つ以上の個別部品に分割し、加工後に溶接やボルト締めで組み立てることを試みてください。コストが削減されることがわかります。

7. スズめっき、DLCコーティングなどの表面仕上げを避ける

CNC加工部品の表面仕上げは、美観、耐食性、耐摩耗性などの目的で必要な表面特性や性質を得るための追加プロセスです。しかし、これらの熱処理、サンドブラスト、特殊コーティング、アルマイトなどの仕上げは総コストを増加させます。したがって、目的に応じて慎重に評価する必要があります。

総コストを削減したい場合、標準機械加工面を選択するのが良い選択です。機械加工面は高速で安価な選択肢で、通常取り付けブラケットなどの非表示用途に使用されます。表面仕上げは125 RA（3.2 RA μm）相当です。

8. 厳しい公差の過度な使用を避ける

当社には超精密加工設備と生産経験があり、±0.001mmの公差に対応できます。しかし、特殊目的でない部品には厳しい公差を過度に使用しないことを推奨します。公差が小さいほど、工場が必要とする工程と時間が増え、価格が大幅に高くなるためです。

9. バッチ注文

最新のCNC旋盤とフライス盤は以前より効率的に動作しますが、エンジニアによるプログラミングとセットアップは依然として必要です。ご存知の通り、注文する部品数量は単価に大きな影響を与えます。10,000個注文するか10個だけ注文するかで価格は大きく異なります。同一部品の大量生産は、CNC加工の生産効率とコスト効率を最大化できるためです。

10. 仕事を促進し、生産計画を事前に準備する

製品図面を作成し、設計作業を促進し、生産前に最終製品設計を完成させます。これにより、CNC加工サプライヤーは原材料の購入、生産計画の策定、合意された時間内での製品納入に十分な時間を確保できます。東莞高略の長年の生産経験によると、納期を長くすることで全体コストを4%〜6%削減できます。

結論

以上が部品加工コストを削減するためのトップ10設計ヒントです。要するに、シンプルに保ち、標準に従ってください。これらの設計テクニックを心に刻み、実際の製品に適用することで、多くの不必要なコストを確実に削減できます。