CNC加工による試作部品について学ぶ

2023 年 8 月 3 日

プロトタイプの作成に関して、最もよく使用される 2 つの製造テクノロジーは、CNC 加工と 3D プリンティングです。 プロトタイプとは何なのかについては人それぞれの理解があり、人によって大きく異なります。 エンジニアやデザイナーがよく使う言葉ですが、意外と曖昧なんです！ この記事では、「プロトタイプ」の意味と、製品開発サイクル内で CNC 加工をどのように使用できるかについて説明します。

プロトタイプとは何なのかについては人それぞれの理解があり、人によって大きく異なります。 エンジニアやデザイナーがよく使う言葉ですが、意外と曖昧なんです！

お客様がさまざまな方法で「プロトタイプ」を使用していることがわかりました。 要約すると、私たちはこれらの一般的な解釈やその他の解釈のいずれかを使用して作業します。

CNC 機械加工は、上記のタイプの部品の製造に最適です。 専門的な工具は必要なく、材料や仕上げの幅広い選択肢があるため、CNC フライス加工と CNC 旋削加工の多用途性がプロトタイピングに活かされます。

プロトタイプ部品は 1 回限りのものであると期待するかもしれませんが、「プロトタイプ」の解釈によっては、必ずしもそうとは限りません。 おそらく、製品のプロトタイプは、多数の個人による、または多数の地理的市場でのユーザビリティのトライアルに必要となるでしょう。 その場合、複数のプロトタイプ製品が必要になる可能性があります。

CNC 加工は、ワンオフ製品に多用途であるだけでなく、小ロットの生産にも非常に適しています。 特に、このテクノロジー固有の精度により、部品間の再現性が優れているため、プロトタイピングの際に非常に役立ちます。

当社の 2 台の最新 CNC マシンは、自動工具交換装置、プログラム可能なバイス、ロボットを備えた 5 軸 Haas 立形マシニング センター (VMC) です。 その結果、作業員がバイス内のワークピースの位置を変更することなく部品を機械加工でき、ロボットはブランクのロードと完成部品のアンロードを自動的に行うことができるため、機械は無人で部品のバッチを生産できます。

CNC 加工の主な利点は、幅広い材料を利用できることです。 アルミニウム合金6082、ステンレス鋼304および316、アセタール（ナチュラルおよびブラック）およびアクリルの在庫を保有しています。 ただし、ほぼすべての金属、合金、エンジニアリング プラスチックに加えて、Tufnol などの複合材料も調達して機械加工することができます。 部品が当社のマシニングセンターには大きすぎる場合、またはお客様が特殊な工具を必要とする特殊合金から機械加工された部品を必要とする場合、当社はこの作業を外注します。

この材料の選択は、顧客が希望する材料でプロトタイプ部品を作成できることを意味します。 プロトタイプが最終的に射出成形される部品である場合、同じ種類のプラスチックから機械加工することができます。 ただし、射出成形部品には、固体から機械加工された部品には存在しない残留応力が存在する可能性があることに注意する必要があります。

一般に、CNC 加工は 3D プリントよりもはるかに正確です。 例外は PµSL (投影マイクロ ステレオリソグラフィー) で、厳しい公差、微細なディテール、非常に滑らかな表面を実現しますが、小さな部品にのみ適しています。

3D プリント部品の一般公差は ±0.5 mm であるのに対し、CNC 機械加工部品の一般公差は ±0.1 mm です。 ただし、CNC 加工の固有の精度により、通常は ±0.1 mm よりもはるかに厳しい公差が達成されます。 重要な機能についてより細かい公差が必要な場合は、お客様が当社にご相談ください。事前に要件がわかっていれば、通常は要件を満たすことができます。

3D モデル (ステップ ファイル) のみを受け取って見積を行う場合は、±0.1 mm の一般公差が考慮されます。その後、図面が提供される場合は、より細かい公差が必要な場合や検査報告書が必要な場合には、見積もりを修正します。

この精度は、個々の部品を加工するときに達成されるだけでなく、小ロットの場合でも部品間のばらつきが最小限に抑えられます。

3D CAD ソフトウェアを使用して部品を設計する場合、設計を変更したり、同じ部品の複数のバリエーションを作成したりすることが簡単です。 CNC 機械加工を使用すると、同じデザインのバリエーションを金属またはプラスチックで簡単に作成できます。