精密加工のためのCAD図面最適化：完全ガイド

金属部品であれプラスチック部品であれ、CAD図面は完成品の設計と製造において非常に重要です。コンピュータによるCAD図面処理はこれらの問題解決に役立ちますが、ほとんどの設計者や製品開発者は、工場で図面がどのように使用されるかという製造プロセスを完全には理解していないため、ほとんどの場合、どちらか一方のみを提供して見積もりや製造を依頼します。

今日は、メーカーの視点から、なぜ私たちが常に2Dと3D図面を含むCAD図面の提供を求めるのかを説明します。これにより、コンピュータで2つの異なるフォーマットを作成でき、より速く、より正確に要件を満たす精密部品を製造できます。

3D CAD図面とは

3D CADはComputer Aided Designの略称です。エンジニア、建築家、アーティストが技術文書図面の設計と制作に主に使用する技術システムです。3Dソフトウェアは、特定の時点で画面に表示されていなくても、部品のすべての寸法データを含むデータモデルを作成するために使用されます。画面上で見えるものは通常、あらゆる角度から回転・視認可能な立体オブジェクトのように見え、閲覧者に深い視点を提供します。

代表的な3DソフトウェアにはUG、SolidWorks、Rhino、CATIAなどがあります。3D CAD図面とユーザーの相互作用性は高く、3Dプロセスは非常に精密かつ高速になり、メーカーが製品を大量生産できるようになりました。3D CAD図面は私たちメーカーの生産に非常に効果的なソフトウェアで、非常にシンプルな方法で様々な形状の製造を支援します。

3D CADファイルの製造での活用

機械加工部品製造において、3Dファイルにはいくつかの重要な目的があります。

第一に、メーカーが部品の物理的体積と幾何学を理解するのに役立ち、サイズを理解することで原材料の在庫発注に役立ちます。製品アセンブリの場合、その機能と設計意図を把握できます。

第二に、3Dファイルは生データを含むため、あらゆるタイプのCNC加工プロセスの切削プログラム生成に使用できます。この場合、3DモデルはGコードとなり、コンピュータ制御マシンが原材料から形状を切り出す経路を指示します。CNC工作機械は様々な形状をフライス加工・旋盤加工して最終製品を完成させます。

3Dファイルは正確な部品重量の計算にも役立ち、製品の体積と梱包をチェックできます。製品や部品がどのように梱包されるかを正確に把握できます。

2D CAD図面とは

2D CAD図面は、製図技術者が技術イラストの設計、作図、編集に使用する技術です。2D CAD図面は部品の一方の面のみを示す二次元線画です。その仕組みは部品のスナップショットのようなものです。2D CAD図面はグラフィックソフトウェアを使用してデジタルで作成されるか、ワンクリックで3Dモデルから直接エクスポートできます。設計者は通常、部品全体を表示するために3つの異なるビューを作成する必要があり、その他の詳細も必要です。

2D CADファイルの製造での活用

2D CAD図面は私たちメーカーにとって重要なポイントです。通常、2Dファイルを使用して製品や部品のより詳細な情報を把握します。すべての機械エンジニアは、部品についてメーカーに伝えるべきすべての重要な詳細や領域を指定し、部品がどのように見え、感じられ、機能するかを示す必要があります。すべての2D CADファイルには最低限以下が含まれるべきです：

• 物理的寸法と公差
• 穴のサイズ、位置、ネジタイプ
• 表面粗さ
• 表面仕上げと色
• 材料タイプ
• コーナー半径
• 重要寸法

手動加工の場合、2D図面ファイルには部品のすべての特徴を形成するのに十分な情報が必要です。熟練した機械技師は設計図を解釈し、手作業で完成品に仕上げるのが得意です。最新のCNC設備では、このタイプの図面は主に表面仕上げ処理の指定と部品の測定方法に使用されます。

あなただけ（設計者）が部品の用途と主要機能を知っています。私たちの設計エンジニアと機械エンジニアは、製品への使用方法、部品の機能と用途を理解し、これらすべての情報を2Dエンジニアリング図面として記入する必要があります。これらが明確になれば、最終的なお客様の要求を把握し、期待に応えることができます。

CNC加工部品の製造に使用される2Dエンジニアリング図面のみを提示された場合でも、私たちは3Dファイルを作成する必要があり、これによりメーカーの時間とコストが削減され、より短時間で見積もりと生産が可能になります。覚えておいてください。CNC加工では、3Dファイルで部品を作り、2Dで部品を測定します。（3Dと2D CAD図面の比較：違いと利点は？）

CAD図面の入手方法

現在、CADエンジニアリング図面は多くの業界で標準となっており、要件を満たす多くの無料・有料CADプログラムが存在します。利用可能な最高のCADプログラムにはSolidWorksとAutoCADがあります。

技術ソフトウェアに関しては、これらのファイルを作成できる多くの設計エンジニアがいます。CAD設計者はCAD技術への深い理解を持つことが多く、お客様の製品に適した視覚コンテンツを迅速かつ効果的に作成し、必要に応じて3Dと2D図面をエクスポートしてメーカーに送信できます。一部のサプライヤーが設計能力を持つ場合、現在のメーカーから元のCAD図面を入手し、そこから設計を最適化することもできます。

あらゆるCADプログラムが必要なファイルを作成できるはずですが、各CADプログラムには独自のファイルタイプがあります。これらのネイティブファイルは使用する特定のプログラムに大きな柔軟性を提供しますが、すべてのファイルをある形式から別の形式へ簡単に変換できるわけではありません。

CADファイルの変換問題は全体の速度を低下させ、コストのかかる遅延を引き起こす可能性があるため、さまざまなファイル形式を理解することが重要です。（関連記事：CAD図面インポートの6つのテクニック）

一般的なCADファイル形式タイプ

ネイティブCADファイル形式

PTC Creo、Siemens NX、CATIA、SolidWorks、Autodesk InventorなどのネイティブCADファイル形式は独自仕様であり、下流処理のために変換と検証が必要です。

AutoCAD (.dwg)：最も人気のある3D CADファイル形式で、オリジナル形式です。Autodesk AutoCADプログラムのネイティブファイル形式であり、この分野で最初に広く使用されたCADプログラムです。拡張子は「drawing」の略で、コンパクトなバイナリ形式です。ヘッダーにはファイル名、バージョン、サイズ、スタイルなどのメタデータが格納されます。オブジェクトデータにはオブジェクトエンティティと非グラフィックオブジェクト（辞書など）が格納されます。ファイルにはオブジェクトクラスとオブジェクトマッピング情報も保存されます。

Parasolid (.x_t)：Parasolidは幾何学モデリングプログラムで、そのファイル拡張子には図面内の3D CADファイル情報（幾何学、トポロジー、色など）が含まれます。最も優れているのは、.X_Tファイルがテキストファイルとしてエクスポートされるため、異なるCADプログラムへのインポートとエクスポートが容易なことです。

中立CADファイル形式

中立3Dフォーマットは、異なるCADプログラム間での共有に非常に有用です。これらの3D CADファイル形式はネイティブCADファイルより本質的に少ないメタデータを収集するため、使用時に一部の細かい詳細は失われますが、コラボレーションには最適です。

ステレオリソグラフィまたは「標準テッセレーション言語」(.stl)：3D Systemsによって元々開発されたSTLファイル形式は、粗い三角形を使用して3D CAD設計の表面形状と面積を記述します。特定の単位なしで生データを記述し、ラピッドプロトタイピング、3Dプリント、コンピュータ製造に使用されます。よりコンパクトにするため通常バイナリ形式で使用され、様々な他のCADソフトウェアと互換性があります。

STEP (.stpおよび.step)：STEPは製品モデルデータ交換の標準を意味します。3D画像をASCII形式で格納します。AMF 3D CADファイル形式の方がより多くの情報を格納しますが、多くの製造企業は部品の価格決定にSTEPを好んで使用します。そのISO標準交換により、3Dデータを配布し、様々なCADソフトウェアで閲覧可能にします。.stpと.stepはSTEPファイルの相互互換拡張子です。

初期グラフィック交換仕様(.iges)：米空軍によって発明された国家標準CADファイル形式です。IGESは回路図、ワイヤーフレーム、自由形状面、または製品モデルのソリッドモデリング表現の交換を可能にします。すべての航空宇宙設計ファイルを自動的に統合するように設計され、この機能は現在、従来のエンジニアリング図面、解析モデル、その他の製造ニーズに使用する一般ユーザーにも利用可能です。