CNC フライス加工は、今世紀で最も注目すべき技術革新の 3 つです。精密な物体を作成するための XNUMXD プリントについては多くの人が知っていますが、CNC フライス加工はそれよりも古くから存在し、現在でも広く使用されています。その用途はエレクトロニクス業界から製造業まで多岐にわたり、その効率性を認識する企業が増えるにつれて、この技術は成長を続けています。
この記事では、CNCフライス加工とは何か、CNCフライス盤の仕組み、利用可能な様々な種類の機械とその利点について解説し、CNC製造を最大限に活用するための部品設計のヒントを提供します。
CNCフライス盤とは何ですか？
CNCフライス加工は、従来のフライス加工とCNC（コンピュータ数値制御）技術を組み合わせた製造プロセスです。この切削加工プロセスでは、回転する切削工具を用いてワークピースから材料を除去し、高精度で部品を製造します。金属、プラスチック、木材などの材料に加工が可能です。CNCフライス加工では、コンピュータが工具の速度、移動速度、工具の使用順序、切削経路を制御します。
切削工具の回転方法は、CNC フライス盤の種類とレベルによって異なります。CNC フライス盤で加工された部品のほとんどは非常に精密で、許容誤差は +/- 0.001 インチから +/- 0.005 インチの範囲です。機械によっては、+/- 0.0005 インチという厳しい許容誤差を実現できるものもあります。
フライス盤には、移動軸に基づいてさまざまなタイプがあります。たとえば、3 軸マシンは X、Y、Z 方向に移動しますが、5 軸マシンは X、Y、Z 方向に移動でき、A 方向と B 方向に回転することもできます。これにより、5 軸マシンでは、より複雑で詳細な部品を作成できます。
CNC フライス加工はどのように機能しますか?
CNCフライス加工は、コード化された命令をシステムに読み込んで入力することで動作を開始します。まず、最終製品のイメージを表す3D CADファイルを作成します。次に、フライス盤が読み取れる形式に変換します。CAM（コンピュータ支援製造）と呼ばれるソフトウェアが、このファイルをGコード形式のCNCマシンプログラムに転送します。この形式は、CNCフライス加工機がCAD設計を目的の材料で再現するための命令として機能します。正確かつ効率的な加工を実現します。
CNC フライス加工では、複雑な部品を少量から大量に製造するために、減算加工技術も使用されます。CNC フライス加工の操作では、材料がブランクのワークピースから除去され、機械はフライスカッターと呼ばれるツールを使用します。このツールは、さまざまな角度で材料を切断し、さまざまな軸に沿って移動するために使用されます。その結果、目的の製品が完成します。
CNCフライス盤の利点
CNC フライス加工は製造プロセスにおいて重要な方法であり、知っておくべき利点があります。CNC フライス加工の主な利点は次のとおりです。
1. 精度と精度
CNC フライス加工は、製造中のエラーを最小限に抑え、製品の精度と正確性を高めるのに役立ちます。この方法により、製品設計と同じ許容誤差要件と技術仕様を満たすことができます。
2. 効率性と再現性
CNC フライス加工は自動化機能を備えているため、大量生産が可能です。記録的な速さで部品を製造でき、品質と仕上がりの一貫性も向上します。
3. 幅広い素材との互換性
CNC フライス加工のもう 1 つの重要な利点は、プラスチック、木材、金属、ガラスなど、さまざまな材料に使用できることです。これにより、この機械はさまざまな業界での用途により適したものになります。
4. 労働集約性が低い
CNC フライス盤の大量生産と自動化機能は、製造プロセスに必要な労働力の数を減らすのに役立ちます。労働集約性が低いもう 1 つの理由は、ライブ ツール機能です。ライブ ツール機能とは、操作を妨げることなくマシン内のツールを交換できる機能です。必要なオペレーターの数は限られています。
5。 費用対効果の高い
最後に、CNC フライス盤を使用すると、複雑なデザインの製品を非常に高速かつ正確に製造できます。これにより、製造に費やす時間が短縮され、エラーや残業のコストが削減されます。また、雇用する必要のある労働力が減れば、製造プロセスのコストも減ります。
CNCフライス盤の用途
CNC フライス加工は、さまざまな業界で応用できます。このマシンは、さまざまな業界のエンジニアや設計者に、開発のさまざまな段階で高品質の製品を迅速かつ確実に製造する方法を提供します。CNC フライス加工を使用する業界をいくつか紹介します。
航空宇宙産業
航空宇宙産業は、精度と正確さが極めて求められる分野です。このため、この分野では、安全性を確保し、航空機が適切に機能するための部品を提供するために、CNC フライス盤が広く使用されています。この CNC フライス加工プロセスは、チタンやアルミニウムなどの材料に使用できるため、航空宇宙産業の部品製造に適した方法の 1 つです。これらの材料は耐久性と軽量性を備えているため、必要な部品を正確に機械加工できます。これらの部品には、着陸装置部品、燃料パネル、エンジン部品などがあります。
自動車産業
自動車分野で必要とされる部品には、非常に高い精度と効率が求められます。CNC フライス加工は、ドライブ アクスル、ギアボックス、サスペンション コンポーネント、排気部品、内装パネル、シリンダー ヘッドの製造に役立つため、これらの要件に応えます。また、この機械を使用してこれらの部品を修理することもできます。
医療産業
人工装具やカスタム整形外科インプラントなどの医療および外科用ツールは繊細な性質を持つため、精度と精密さが優先されます。そのため、CNC フライス加工はそのようなコンポーネントを作成するのに有利です。これにより、製品が設計仕様に一致するようになり、生産性と効率が向上します。CNC フライス加工は、メス、MRI スキャナー、画像機器のコンポーネント、股関節置換、膝関節置換、歯科インプラントなどの医療ツールの製造にも役立ちます。
消費者製品
CNC フライス加工は、フランジ、ナット、ボルト、ギア、シャフトなどの汎用部品の製造に役立ちます。これらの機械は、まな板や木製の食器、コースター、壁アート、棚などの装飾品などの家庭用部品の作成にも使用されます。
ディスプレイ・電子機器関連
CNCフライス盤の高い精度は、電子機器業界にとって理想的です。この業界はCNCフライス盤に大きく依存しています。これは、コネクタ、カスタム筐体、ヒートシンク、回路基板などの重要な部品を製造するために使用できるためです。
防衛
CNC フライス加工は軍事部品の製造にも使用されます。武器、通信機器、車両などの部品の製造に使用されます。また、レシーバー、バレル、トリガーなど、銃器に使用される部品も製造されます。CNC フライス加工機は、これらの部品が軍事で要求される基準を満たしていることを保証します。
6種類のCNCフライス盤
CNC フライス盤には、使用する材料を切断するさまざまな部品があります。各タイプの CNC フライス盤には、さまざまな操作を可能にするさまざまな設定があります。プロジェクトを実行する際に検討できる主なタイプの CNC フライス盤を以下に示します。
1. 垂直フライス盤
この垂直フライス盤は、3 方向 (軸) に移動できます。作業面とスピンドルのベースの両方として機能するテーブルがあります。名前のとおり、スピンドル (切削工具を保持する部分) は垂直に配置されています。スピンドルは、作業中に切削工具を回転させます。
垂直 CNC フライス盤には主に 2 つのタイプがあります。
- ベッドミル: ベッドミルのテーブルは左右にのみ動きます (スピンドルに垂直)。スピンドル自体は軸に沿って回転します。
- タレットミル: スピンドルは固定されていますが、テーブルは左右および前後（スピンドルに平行および垂直）に移動できます。一部のタレット ミルには、切削工具を上下に動かすクイルも付いています。タレット ミルは柔軟性が高く、より幅広いタスクに対応できます。
2.横型フライス盤
スピンドル軸の調整は、垂直 CNC フライス盤と水平 CNC フライス盤を区別します。このタイプの CNC フライス盤では、スピンドル軸は水平に配置されます。重くて非常に長いワークピースがある場合は、水平フライス盤を使用するのが最適です。一部の水平フライス盤の主な特徴の 1 つは、回転テーブルによってさまざまな角度で研削できることです。
3. 多軸CNCフライス盤
多軸CNCフライス盤は、様々な角度で材料を切削できるだけでなく、複数の軸に沿って移動することもできる特殊な機械です。多軸フライス盤には、以下のような種類があります。
2軸フライス盤
このフライス盤は、X 軸と Z 軸でワークピースとして動作します。つまり、水平方向と垂直方向の 1 方向のみに切断できます。そのため、これらのマシンは最もシンプルなタイプの多軸フライス盤です。
3軸フライス盤
3 軸フライス盤は、X、Y、Z 軸に沿って移動できます。これにより、機械は材料を垂直に任意の方向に切断できます。これは、最も一般的に使用されるフライス盤の XNUMX つです。
4軸フライス盤
このフライス盤には、ワークピースの位置を変えずに左右、前後、上下の 3 つの軸を移動できるスピンドルがあります。A 軸または X 軸に沿って回転できます。精密で正確、かつ高速です。そのため、複雑な操作に適しています。
5軸CNCフライス盤
5 軸 CNC フライス盤には、XNUMX つの軸にまたがるスピンドルと切削工具があり、XNUMX つの軸 (X 軸、Y 軸、Z 軸のいずれか) にまたがる回転が可能です。これは、他の CNC フライス盤の中でも最も完成度の高い多軸 CNC フライス盤です。
4. 膝のタイプ
このタイプのフライス盤では、作業台は垂直方向に調整可能で、スピンドルは固定されています。膝は、作業台がサドルに載っている間、作業台を支えます。膝は下げることも上げることもできます。たとえば、膝型 CNC フライス盤は、床置き型、ベンチ型、プレーンな水平 CNC フライス盤です。
5. プレーナータイプ
プレーナー型はベッド型CNCフライス盤と似た面があります。プレーナー型フライス盤の作業台はY軸とZ軸に沿って設置されています。この機械のスピンドルは3軸（X軸、Y軸、Z軸）で移動できます。ただし、プレーナー型フライス盤は幅広い工作機械に対応できます。
6. ベッドタイプ
ベッド型フライス盤の作業台は、フライス盤のベッドに直接接続されています。この機械は、使用するスピンドルの数に基づいて分類されます。シンプレックス、デュプレックス、およびトリプレックスがあります。シンプレックスは、X方向またはY方向に移動する1つのスピンドルを使用し、デュプレックスは2つ、トリプレックスは3つのスピンドルを使用します。
CNCフライス加工のプロセス手順
CNC フライス盤を使用して製品を製造する場合、従うべき重要な手順がいくつかあります。
1. CADモデルの設計
CNCフライス加工の最初のステップは、希望する製品のCADモデル設計を作成することです。名前が示すように、CAD（コンピュータ支援設計）ソフトウェアは、製造したいあらゆる設計の2Dまたは3Dモデルを作成するのに役立ちます。最終製品の設計には、AutodeskやSolidWorksなどのソフトウェアを使用できます。
一部のソフトウェアでは 2D 図面を 3D CAD ファイルに変換できますが、一部のソフトウェアでは 2D 画像をトレースして 3D ファイルに変換できます。設計には、部品の寸法、許容差、ねじ山の表示、構築線、仕上げの設定などの情報が含まれている必要があることに注意してください。
2. CADからGコードへの変換
CAD モデルは CNC フライス盤では直接認識されません。ただし、CAD モデルをフライス盤が理解できる G コードに変換できます。CAD モデルを、使用している CAD/CAM ソフトウェアと CNC 互換の形式でエクスポートすることが重要です。CNC 互換のファイル形式の例としては、STL や STEP などがあります。
使用したソフトウェアで設計を CNC 互換形式に変換できない場合は、Convert.emachineshop.com や Cadexchanger などのオンライン サービスを使用できます。 変換すると、ファイルはフライス盤に、製造プロセスに関連する回転および直線動作、ツールパス、ワークピースの速度、および切削シーケンスを指示します。
3. マシンのセットアップ
生産を開始する前に、オペレーターはワークピースと機械をセットアップします。これには、切削工具をスピンドルに取り付け、ワークピースをテーブルに置くことが含まれます。これにより、スムーズな生産が可能になり、機械の故障や生産プロセスの中断が削減されます。
4. フライス加工工程の実行
セットアップが完了したら、オペレーターはマシンを生産開始する前に最後にもう一度プログラムを確認します。生産プロセスは自動化されているため、マークに到達するまで実行が継続されます。プロセスを調整して、最良の結果が得られるようにすることができます。
5. 後処理と仕上げ
CNC フライス盤による生産が完了すると、高品質の製品を得るために、研磨、バリ取り、表面処理などの追加の後処理が必要になる場合があります。
よくあるご質問
CNC フライス加工ではどのような材料が使用されますか?
CNC フライス加工に使用できる材料は多種多様ですが、それらを知らないと困難が生じる可能性があります。CNC フライス加工で使用される材料の分類は次のとおりです。
金属：アルミニウム、ステンレス鋼、工具鋼、銅、軟鋼、銅
プラスチック：ナイロン、ABS樹脂、ポリカーボネート
その他：木材、亜鉛、陶磁器、石、合板。
CNC フライス加工と旋削加工の違いは何ですか?
CNC フライス加工と旋削加工は、製造において特定の目的を提供する異なる加工プロセスです。CNC フライス加工は、切削工具が回転するときにワークピースを所定の位置に保持することで動作し、さまざまな材料にポケット、複雑なカット、輪郭を作成できます。一方、CNC 旋削加工では、回転するワークピースと固定された切削工具を使用するため、ブッシングやシャフトなどの円筒形コンポーネントに最適です。どちらの製造プロセスも精度と効率を高めますが、さまざまな製造ニーズに対して異なるサービスを提供します。
CNCフライス盤でどのような製品を製造できますか?
CNC フライス盤で製造できる製品のリストは無限です。その中には、カスタム サイネージ、キャンドル ホルダー、カッティング ボード、ブックエンド、コースター、家具、おもちゃとゲーム、木製のサービング トレイ、ジュエリー、航空宇宙、彫刻、カスタム家具部品、機械部品、木材、コンピューター部品、複雑な彫刻などがあります。設計できる限り、CNC フライス盤で製造できます。複雑さに関係なく、幅広いカスタム部品を入手できます。
結論
CNC フライス加工は、幅広いプロジェクトに役立つ素晴らしい加工技術です。ただし、この記事で挙げた利点を活用するには、協力してくれる信頼できる会社を見つけるために時間をかける必要があります。
At Richconn 当社は、プラスチックおよび金属部品の高精度を低コストで実現することを優先する、専門的な CNC フライス加工サービスを提供しています。当社はトップクラスの多軸 CNC フライス加工機を所有しており、高品質の部品を時間どおりに生産するのに役立ちます。 今すぐお問い合わせください ヒンジなしでプロジェクトを完了します。
