専門家ガイド：アンダーカット部品のCNC加工 - ヒントとベストプラクティス

部品を加工する際、一部の設計は他より製造しやすいため、さまざまな形状の加工しやすさは重要な考慮事項です。アンダーカットは標準エンドミルでは実現できない形状です。このため、アンダーカットを持つ部品の設計はしばしば困難であり、このような難加工形状を持つ部品の製造には、最良の結果を得るためにいくつかの重要な考慮事項と専門知識が必要です。

アンダーカット加工とは？

アンダーカット加工は、加工部品に凹みや窪み形状を作成する加工技術です。ほとんどの加工サービスで使用される標準切削工具（エンドミルなど）ではアンダーカットを作成できません。また、加工においてアンダーカット部品を設計することは難しいと思われます。最も重要なのは、加工プロジェクトがさまざまな機械加工部品の適切な機能を達成するように設計されていることです。さらに、精密なアンダーカット基準の製造にはより多くのコストがかかります。これは、それらの一部の表面が真上から直接アクセスできないためです。多くのアンダーカットは、ワークピースの一部が他の部分から突き出している場所で発生します。オーバーハングにより、ルーターや3軸フライス盤などの従来工具では到達できない隙間が生じます。

アンダーカット加工用特殊工具

前述の通り、アンダーカット加工はほとんどの状況で厄介です。さらに、典型的なストレート加工工具は、ほとんどのアンダーカット部品で作られる隙間にアクセスできません。シンプルなアンダーカットには、スロットカッターとロリポップカッター（アンダーカットエンドミルとも呼ばれる）と呼ばれる工具が必要なことがよくあります。これらの工具は、従来の加工工具では不可能なアンダーカットを作成できる独自の形状を持っています。

スロットカッターとロリポップカッター

溝切りカッターとロリポップカッターの両方は、細いシャンクと幅広い先端を持っています。スロットカッターでは先端がフラットで、ロリポップカッターでは先端が丸く、曲面形状の切削に最適です。先端の外側とシャンクのエッジの距離が、機械加工者がオーバーハング面の下でどれだけ深く切削できるかを決めます。ロリポップカッターは特に、ワークピースの裏面を含むあらゆる部分のデバーリングとエッジブレイクにも使用できます。

ロリポップカッターは、220度や300度などさまざまな包絡角で利用可能です。首が細いカッターはより大きな包絡角とより球形の切削先端を可能にし、より大きなクリアランスを提供します。首が太いカッターは包絡角が小さく、クリアランスは少ないですが、より剛性と安定性があります。

ロリポップカッターの丸い先端は、曲面アンダーカット形状の加工に適しています。これに加えて、ロリポップカッターはエッジベアリングへの適用でワークピースをデバーリングすることにも使用されます。しかし、このアンダーカットエンドミルは多方向切削を提供するため、より高価です。

スロットカッターとロリポップカッターは、特にシンプルなアンダーカットに便利な工具です。しかし、それらの欠点の一つは、ほとんどのCAM（コンピュータ支援製造）ソフトウェアがそれらをサポートするために必要なアルゴリズムを含んでいないことです。これらの工具をCAMソフトウェアで使用することは可能ですが、そうするには手動Gコードの使用やフライス盤の手動操作など、面倒な回避策が必要になることがよくあります。

アンダーカット部品加工における特殊切削

製品にアンダーカットが必要な場合に実行できる特殊な切削をいくつか紹介します。アンダーカットの主な2タイプはT字溝とダボ溝で、時には片側アンダーカットが必要です。

T字溝

名前の通り、この切削工具はT字型アンダーカットの作成を助けます。T字溝工具は、互いに接続された水平ブレードと垂直シャンクで構成されます。これらの特徴により、機械はワークピースに切り込み、どちらの方向にも水平に切削できます。結果としてT字形が形成されます。T字溝工具の標準幅範囲は3mm〜40mmです。

ダボ溝

ダボ切削工具は角度付きブレードを使用してアンダーカット部品を製造します。結果として得られる切削は台形またはダボ形状になります。さらに、アンダーカット部分は常に上面が狭く底面が広い形状になります。

ダボ切削工具には、45度と60度の標準角度があります。他の角度も可能で、通常10度刻みで最大120度までですが、これらは一般的ではありません。

片側アンダーカット

片側アンダーカットとT字溝・ダボ溝切削の違いは、前者が対称形状を生成するのに対し、片側アンダーカットは非対称になることです。片側アンダーカットは、特殊工具を使用して側面から切削し、元のアンダーカットから突き出す追加の切削であり、標準パズルの突起部分のようなものです。

片側アンダーカットを持つ内壁を設計する場合、隙間を考慮に入れる必要があります。メイン幅をアンダーカット深さの4倍に保つことで、工具が適切に作動するための十分なクリアランスを確保できます。

アンダーカット加工スキル

1. 専門家と協力する

専門家と協力すれば作業が容易になることは同意いただけるでしょう。したがって、経験豊富な個人や企業は、さまざまな面であなたを支援するために必要な工具と専門知識を持っている可能性が高いです。このように、専門家と協力することで、エラーのリスクを減らし、適切なアンダーカット部品を得ることができます。

2. 可能であればアンダーカットを排除する

機械加工部品を設計する際、できるだけアンダーカットを避けるのが最善です。これはアンダーカットが設計の複雑さを増すためです。また、必要な特殊工具を入手する必要があり、さらなるコストがかかる可能性があります。したがって、アンダーカットを排除すれば作業が容易になり、より多くの費用を節約できます。

3. カスタム工具の必要性を避ける

部品設計時にアンダーカットをできるだけ避けてください。アンダーカットは使用が困難で、製造には特殊工具が必要です。したがって、設計に含めない方がコスト効率と効率の面からは優れています。アンダーカットを必要としない設計例は、工具スペースを持つワークピースを設計し、背面から標準加工を使用できるようにすることです。これにより、正面からの困難なアンダーカットを回避できます。

4. 浅いアンダーカットにする

切削工具の挿入深さには限界があることを覚えておいてください。これらのブレードの多くは通常垂直軸に接続されているためです。したがって、あなたの切削工具に適した浅いアンダーカット深さのみを作成してください。また、切削が浅ければ浅いほど良いです。

より深い設計は、垂直軸が長くなるため切削工具の安定性も損なう可能性があります。これにより工具振動が増加し、工具精度が低下する可能性があります。さらに、工具が破損する可能性があります。したがって、ほとんどのアンダーカット工具に十分な深さの設計を作成することが重要です。