精密CNC加工は、必要とされる高精度を提供することにより、製造業を大幅に改善した。精密機械加工は人件費を削減することが研究されている。 20%から30%まで 通常のマシン・メソッドと比較して。

現在、アジア太平洋地域が最大の市場シェアを占めている（2022年時点で35.9%超）。同様に、世界のCNCマシン市場は、2021年から2028年にかけて7.3%の年間平均成長率（CAGR）で成長すると予測されている。

この加工技術は、速度、精度、設計の柔軟性、厳格な公差の標準となっています。機械加工オペレーターの50%が認めているように、滑らかな仕上げで精密な形状を作り出すのに役立ちます。

世界中の多くの製造業が高精度の機械加工に依存しているため、プロのデザイナーと熟練したエンジニアのパートナーシップが必要とされる。設計者は、レイアウトを作成し、それを製造指示書にする役割を担っています。

この記事では、精密加工の理解、適切な材料を選択するための考慮事項、CNC加工プロセス、およびその応用について説明する。

精密CNC加工を理解する

CNCマシニングは、そのスピード、精度、厳しいCNC公差を保持する能力から、高精度の製造プロセスの頂点に位置します。このプロセスは、金属、木材、ガラス、その他の素材から正確な形状を作り出すのに役立ちます。各専門メーカーの中核は、精密なエンジニアリングに基づいた競争力のある生産環境です。このプロセスを理解し、CNC機械加工でプリズンを達成する方法を学びましょう。

CNC加工プロセス

CNCマシニングは、コンピュータ・コードを使って機械の動きを制御する最新の製造技術である。CNCマシニングは、金属部品の製造や、部品が同一でなければならない場合に広く使用されている。CNC加工法では、プログラムされたコマンドを使用します。これらのコマンドは、切削工具の動きを制御し、複雑な形状の正確かつ再現可能な生産を保証します。

CNCマシンの重要な構成要素 

CNCマシニングは、生産に必要な厳しい公差を作り出すために、さまざまなコンポーネントが連動する複雑なものです。CNCマシニングは、多くの重要な部品で構成されています：

1. スピンドル
2. アクスル
3. ツールチェンジャー
4. コントロールユニット

スピンドル

この部品は、切削工具や工作物を保持し回転させるもので、CNC加工プロセスにおいて重要な役割を果たす。その速度とパワーが材料除去の効果を決定します。

アクスル

CNC加工には、切削工具をさまざまな方向に動かすことができるさまざまな軸が含まれる。この多軸プロセスにより、複雑なデザインや精密な機械加工部品を製造することができる。

ツールチェンジャー

ツールチェンジャーは、複数の切削工具を自動的に切り替えて生産性を向上させ、手作業を減らすことができます。この重要なコンポーネントは、さまざまな形状の精密部品を製造するために必要です。

コントロールユニット

コントロールユニットは、CNCプログラミング言語（GコードとMコード）を解釈し、機械の動きを指示する。Gコードプログラミングは、工具の位置と速度を制御する。Mコードは、クーラント制御や工具交換などの補助機能を管理します。

CNCプログラミング言語

1. Gコード

CNC加工で使用される主要なプログラミング言語で、工具のパススピードや動きを指示する。

2.  Mコード

Mコードは、主軸の回転や工具の交換といった機械固有の機能を管理することで、Gコードを補完します。これは、効率的な操作と精密な部品の生産に不可欠です。

CNC加工で精度を出すには？

現代の製造業の一部として、CNC加工は正確で詳細な部品を作成するための精密な加工方法に依存しています。CNCフライス加工における精密加工の本質的な側面を探ってみよう。

工作機械の精度と校正

CNC加工の精度 技術は、ツールの精度とキャリブレーションに依存します。機械を正しく操作するには、定期的なメンテナンスと正確なキャリブレーションが不可欠です。そうすることで、エラーを減らし、高品質の部品を確実に生産することができます。

切削工具の選択とメンテナンス

材料と用途に合った切削工具を正しく選択し、維持管理することで、効率的な材料除去と仕上げ面の品質が保証されます。定期的な工具のメンテナンス（研ぎや磨耗した工具の交換など）は、不具合を防ぎ、精度の向上に役立ちます。

確実な加工のためのワークホールドテクニック

確実なワーク保持手順により、ミスを生みやすい切断中の不要なずれを避けることができる。ワークを固定するには、いくつかの方法が用いられる。バイス、クランプ、その他の固定具などである。このような方法は、特定の正確な形状へのスリットや切断を支援し、製品の形状を維持します。

クーラントの選択と使用

クーラントを適切に選択することで、精度に影響する熱と摩擦が減少します。適切なクーラントを選択することで、工具寿命と表面仕上げを維持し、オーバーヒートを防ぎます。アルミニウムCNC加工やその他の精密加工の寸法精度を保証します。

精密CNC加工のための材料選択

精密CNCマシニングプロセスは、一般的に金属、プラスチック、木材など、さまざまなカテゴリに分類される広範な材料を扱う。

アルミニウムが精密CNC加工によく使われる理由

アルミニウムは、CNC加工工程で広く使用されている材料である。重量が比較的軽く、強度があり、機械加工が容易で、耐食性があり、非常に汎用的です。これらの特性により、アルミニウムは数多くの自動車、航空宇宙、建築、産業用途で重宝されています。

軽量かつ強靭

アルミニウムは、軽量でありながら強いというユニークな組み合わせを提供します。これらの特性により、構造的な完全性を損なうことなく、重量と強度の要素が重要なアプリケーションを作成するのに理想的です。

優れた加工性

アルニムンは、その機械加工可能な特徴のひとつにより、CNC機械加工に有利である。加工時間を短縮し、工具の摩耗を減らすことで、機械が部品を素早く切削し、複雑な形状を作成し、正確に仕上げることを可能にします。

良好な耐食性

この素材は天然の酸化皮膜を形成し、優れた耐食性を発揮する。湿気や化学薬品にさらされる環境では特に有益です。この特徴は、メンテナンスの必要性を減らすことで部品の寿命を延ばします。

様々な合金における汎用性

アルミニウムにはさまざまなタイプがあり、それぞれがさまざまな用途に応じた特性を持っています。そのため、エンジニアはプロジェクトに最適なタイプを選択し、優れた性能と費用対効果を確保することができます。

正確なCNCフライス加工のためのアルミニウム合金の理解

精密CNC機械加工に最適な材料を選択する場合、一般的なアルミニウム合金を理解することが重要です。それぞれの合金は、異なる機能・性能要件に貢献するユニークな特性を持っています。

6061 T6 アルミニウムに注目：特性、用途

6061 T6合金は優れた機械的特性を持ち、精密CNC加工に広く使用されている。強度が高く、耐食性に優れ、被削性も良い。この合金は構造部品や精密機械部品に使用される。

6061 T6アルミニウムと7075の比較

7075アルミ合金は6061アルミ合金よりも強度が高く、高応力用途に最適です。7075は6061よりも機械加工性が劣り、価格も高くなります。しかし、強度、加工性、コストのバランスは6061の方が優れています。

6063アルミニウムについて      

6063アルミニウムは、その優れた仕上げ特性により、建築用途によく使用される一般的な合金です。6061よりも強度が低く、高応力用途には適していません。

材料選択に関するその他の考慮事項

材料の選択には、パーツの機能性、重量の制約、プロジェクトを同等にするためのコストなどの追加的な考慮事項が含まれます。これらの検討により、選択された材料が技術的および経済的要件を満たすことが保証されます。

部品の機能と強度要件

部品の機能性と構造上の要件は、適切な材料に依存し、その材料は固有の特性によって異なります。用途によって必要とされる強度や耐久性は様々であり、6061や7075のような合金の選択に影響を与えます。

重量の制約

重量の制約は、航空宇宙および自動車アプリケーションを作成する際の主な要因です。アルミニウムの軽量特性は、強度や性能を損なうことなく部品全体の重量を削減します。

コスト要因

特定の対象物に適切な材料を選択する際には、コスト要因が重要になる。汎用性の高い合金を使った材料は似たような特徴を持つが、7075のように高価なものもある。材料費と具体的な利点のバランスを取ることで、プロジェクトが実現可能になり、予算の遵守が保証されます。

精密金属部品の加工プロセス

エンジニアは、航空宇宙、自動車、電子機器などの様々な産業に非常に適している精密金属部品を作成するためのCNC機械加工プロセスを好む。このプロセスには、厳しい公差と複雑な形状を達成するためのコンピュータ制御機械の進歩が含まれます。

精密部品に使用されるCNC加工プロセスの種類

CNCマシニングは、精密機械加工部品を作成するためのいくつかのプロセスを提供し、各方法は、異なるアプリケーションとコンプライアンスレベルの基準を満たす。

3軸加工：基本原理と能力

3軸は、CNC加工の中で最も単純なフライス加工である。工作物を3つの軸に沿って動かし、さまざまな特徴や形状を作り出します。このプロセスでは、平らな表面、スロット、ドリル穴のある部品を製造します。

4軸および5軸フライス加工：複雑形状の加工における利点

4軸および5軸フライス加工の能力は、追加された軸に沿って回転運動するため、3軸よりも高い。これらの工程は、3軸以上を必要とする複雑な形状や複雑な設計の製造を容易にします。

CNC旋盤：回転部品に最適

CNC旋盤加工では、切削工具が1つまたは2つの軸に沿って移動する間に部品が回転し、円筒形または円錐形を作成します。この方法は、シャフト、ブッシュ、その他の円形部品などの回転部品の製造に役立ちます。

機械加工時の精度に影響する要因

金属部品のCNC加工で精度を達成するには、部品の最終的な品質と精度に影響するいくつかの要因を経る。

ツールパスの最適化

工具経路を計画的に最適化することで、切削工具が最も効率的な経路をたどり、サイクルを高速化し、精度を向上させます。無駄な動きを最小限に抑え、安定した切削力を生み出すことで、精度の向上につながります。

送り速度と切削速度

送り速度と切削速度は、適合する部品の品質に影響を与えます。送り速度は、切削工具がどのように材料の中に進むかを表します。切削速度は、材料表面上での工具の移動速度を表します。適切なバランス技術は、効率的に材料を除去し、工具の摩耗を防ぐのに役立ちます。

工具のたわみと振動の最小化

工具のたわみと振動を最小限に抑えることは、最終パーツを高精度に仕上げるために非常に重要です。CNC加工中にこれらの点を無視すると、過剰な力が加わったり、表面が不均一になったり、寸法誤差が生じたりする可能性があります。そのため、剛性の高いツールホルダーを使用し、切削条件を最適化し、適切な工具を選択することで、予期せぬエラーが発生する可能性を減らすことができます。

精密機械加工部品の用途

精密機械加工された部品は、精度、信頼性、高品質のアプリケーションを必要とする数値プラットフォームにおいて非常に重要です。アルミニウムのCNC加工は、厳しい仕様と性能要件を満たす複雑なカスタムパーツの製造に最も一般的です。

精密CNC機械加工に頼る産業

• 航空宇宙・防衛
• 自動車・運輸
• 医療機器とエレクトロニクス
• プロトタイピングと製品開発

航空宇宙・防衛

航空宇宙・防衛産業は、航空機部品、エンジン部品、複雑なアセンブリを作成し、過酷な条件下での安全性と性能を確保するために精密機械加工を利用しています。

自動車・運輸

製造業者は、自動車および輸送部門向けに耐久性が高く機能的な部品を製造するために、精密なCNCマッチング方法を採用している。その用途には、エンジン部品、トランスミッション製品、その他の重要な要素が含まれます。

医療機器とエレクトロニクス

医療業界やエレクトロニクス業界では、医療用インプラント、手術器具、電子機器ハウジング、ヒートシンクの製造に精密機械加工が用いられている。

プロトタイピングと製品開発

プロトタイピングと製品開発では、CNCマシニングを活用してカスタマイズされたプロトタイプや少量の生産部品を作成し、新製品の迅速な試作と再評価を可能にしている。

精密機械加工部品の例

• 航空機部品、エンジン部品
• 医療用インプラント、手術器具
• 電子ハウジングとヒートシンク
• カスタムプロトタイプと少量生産部品

航空機部品、エンジン部品

困難な運転条件下で、高精度のエンジンおよび航空機部品は、航空宇宙産業における製品の安全性の向上と適用性の向上を保証する。

医療用インプラント、手術器具

精密CNC機械加工として知られる工程を経て作られる医療用インプラントや器具などのツールは、最高の安全対策と性能を提供する。

電子ハウジングとヒートシンク

CNC機械加工プロセスにより、電子ハウジングとヒートシンクに必要な精密加工が施され、繊細な部品を保護し、熱放散を効果的に管理します。

カスタムプロトタイプと少量生産部品

精密CNC機械加工は、さらにカスタム・プロトタイプや少量生産部品も生産しており、これらは評価用の詳細で正確なモデルとなっている。

結論

高精度は、正確で信頼性の高いコンポーネントを製造するために、業界で極めて重要な要件です。そこで重要な役割を果たすのが、高精度CNC加工です。この技術には、加工のしやすさ、精度の高さなど、いくつかの利点がある。その用途には、航空機部品やエンジン、インプラントなどの医療用途、筐体部品などの電子用途などがある。精密CNC加工の今後の進歩には、自動化の改善や、最適化と先端材料におけるAIの統合が含まれるかもしれない。間違いなく、CNC加工の進歩は、さらに高度で正確な製造戦略を生み出すだろう。