3軸・5軸CNCフライス加工が生産コストを削減する理由

CNC加工は、切削工具を用いて原材料や既存部品から材料を除去する減法製造手法です。CNC加工センターは一般に最先端の5軸工作機械を使用し、中間段取りを排除し、アンダーカットやオフ軸特徴を可能にすることで、ターンアラウンドタイムを大幅に短縮します。

シンプルな平板部品から要求の厳しい高複雑曲面形状まで、適切なCNC工作機械の選定が不可欠です。異なるタイプのCNC工作機械で異なる部品を加工できます。使用機械タイプ（CNC旋盤、3軸CNCフライス盤、5軸加工センター）は通常、部品の複雑さ、形状、サイズ、公差、最終用途、製品タイプの材料によって決まります。

CNC加工材料

材料はCNC加工コストに影響する第2の重要要素です。材料コストと加工性のバランスが取れたとき、最もコスト効率の良い加工が実現します。加工性、すなわち加工時の材料の加工しやすさについて、加工性が高い材料ほど部品生産が速く、サービスコストが低くなります。プラスチック材料と軟質金属合金は一般に加工しやすいです。材料の固有加工性を判断するには、CNC加工チャートの各種材料特性を参照できます。

CNC加工時間と人件費

CNC工作機械をプログラミングする技術者。CNC加工で製造する場合、通常最大のコスト要因は部品製造に要する時間です。複雑な大型部品は長い加工時間を要し、全体コストを押し上げます。

多軸加工を必要とする複雑形状は時間がかかり、複雑な構造は通常手作業と後処理に依存します。部品設計の各面に異なる特徴がある場合、通常手動で再位置決めが必要です。新しい治具で再位置決めしてこれらの特徴を加工するケースもあります。設計実現に関わるプロセスが多いほど、部品コストは高くなります。

CNC加工コストは部品数の増加に伴い大幅に低下します。プロジェクト初期段階では、大量加工部品による単価低下を考慮することが有利な場合があります。

CNC部品設計

最適化設計によりアルミニウム加工部品を迅速に製造でき、手動再位置決めがほぼ不要で、加工部品コストを大幅に削減できます。具体的には以下の主要設計特徴を考慮できます：

• アスペクト比4未満の設計特徴が理想的。小さな特徴はより多くの機械通過を必要とし、振動しやすく、精度と加工時間に影響します。
• キャビティ深度は、工具径の2〜3倍までの切削が最適。可能なら工具径の4倍未満に抑える。
• 壁厚は0.8〜1.5mmの間が望ましい。薄い壁は低切込みで複数回工具通過が必要。薄肉特徴は振動しやすく、精密加工で困難を伴い、加工時間が増加します。

標準ドリルサイズの穴は迅速に完了し、非標準サイズ穴はエンドミルで加工する必要があり、総コストと加工時間が増加します。ネジは最小長を穴径の1.5倍、最大長を3倍とする設計が望ましいです。

長さ/直径比3:1以下の内部コーナー半径で、フライス加工時間短縮、工具交換不要、全体加工時間短縮が可能です。

CNC加工受注コスト削減を図る際は、安価な材料と加工しやすさ、最適化された標準化設計のバランスを取るのが最善です。設計のすべての機能が主要プロジェクトに不可欠であることを確認すれば、全体スコープを簡素化できます。メカニックへの要求が複雑になるほど、ソリューションの効率は低下します。

結論

広く言えば、設計、特定寸法、要求により、複雑部品は加工プロセスでより多くの考慮を要します。部品設計段階では、設計エンジニアは可能な限りシンプルで製造しやすい部品を構築するよう常に努めるべきです。設計がシンプルであれば製造が容易になり、間接コストが安くなります。

メカニカルデザイナーは、より少ないコンポーネントで最大性能を提供する設計を常に考えており、効率と高歩留まりを確保しながらコスト削減を実現できます。CNC加工は部品製造と試作に効果的な製造手法です。重要な設計詳細と加工能力のバランスが取れていないと、コスト効率を損なう恐れがあります。