CNC 加工は、完璧なデザインを常に高精度で生産するため、精密製造の王様です。
業界がこの最先端技術を採用するにつれて、材料の選択はますます重要になっています。金属、プラスチック、複合材のいずれを扱う場合でも、CNC 加工中にどの材料が最も優れた性能を発揮するかを知ることが重要です。
この記事では、CNC 加工材料の魅力的な世界へのエキサイティングな冒険にあなたをお連れします。次に製造する傑作を成功させるために、材料選択の詳細を学びましょう。
CNC マシンに適した材料を見つける
CNC 加工に適した材料は数多くあるため、設計者はプロジェクトに最適なものを選択できます。材料を決定する際には、強度、耐久性、美観、手頃な価格など、さまざまな要素を考慮する必要があります。
そのため、CNC 材料に関する知識が非常に重要です。このデータを活用して、作業をスピードアップし、より賢明な決定を下しましょう。
機械のための環境
CNC 材料を選択する際には、切削環境を考慮することが重要です。冷却剤、切削速度、工具材料は、さまざまな材料に非常に多様な影響を及ぼす可能性があるためです。さらに、湿度、温度、汚染物質もすべて加工環境の一部です。
材料によっては、加工温度が高いと簡単に破損したり割れたりするものもあれば、切削速度が速いと工具が過度に摩耗するものもあります。同じことが加工にも当てはまり、温度と摩擦を抑えるために特別な冷却剤や潤滑剤が必要になる場合があります。ただし、不適切な材料と併用すると、腐食や損傷を引き起こす可能性があります。
したがって、加工環境を考慮すると、生産性が向上し、経費が削減され、高品質の最終結果が保証されます。
個数計量
部品の重量は、効率、機能性、製造可能性を最適化するために考慮する必要があります。重い部品を作るために追加の材料が必要になると、製造コストが上昇する可能性があります。さらに、より強力で高価な CNC 機器が必要になるため、重い部品の製造時間とコストが増加する可能性があります。鋼鉄よりも密度が低いアルミニウムやマグネシウムを使用すれば、部品を軽量化し、製造コストを削減できます。
構成部品の重量も、製品全体の効率に影響を与える可能性があります。たとえば、航空機用途では、重量の軽減により燃費と全体的な性能が向上します。車両全体の質量が減ると、加速、操縦性、燃費が向上します。
耐熱性
高温での大きな変形や損傷に耐える材料の能力は、その材料の耐熱性と密接に関係しています。切断、穴あけ、フライス加工はすべて、加工対象の材料を熱と冷気の繰り返しサイクルにさらすプロセスです。耐熱性のない材料は、これらのサイクル中に熱膨張、曲がり、または破損を起こす可能性があります。
耐熱性の高い CNC 材料を使用することで、加工品質と製造コストを向上できます。高温に耐える材料を使用すると、切削速度が速くなり、スライスが深くなります。その結果、加工時間が短縮され、ツールの摩耗が最小限に抑えられます。
CNC 加工はさまざまな材料を使用して行うことができますが、材料によっては耐熱性が他の材料よりも高いものもあります。アルミニウムや銅などの金属は熱伝導率が高いため、ヒートシンクやその他の熱管理設定に最適です。ただし、ステンレス鋼とチタンは融点が高く、耐腐食性があるため、航空および医療用途に適しています。
高い電気伝導性と磁気伝導性
材料の電気伝導能力は、その電気伝導率によって定量化されます。CNC 加工では、熱を迅速かつ効率的に分散させる能力があるため、電気伝導率の高い材料が好まれます。これは、加工中に発生する熱によって歪んだり変形したりする可能性のある金属を扱う場合に特に重要です。銅とアルミニウムという 2 つの優れた電気伝導率を持つ材料を使用すると、熱を効果的に分散させ、これらの問題を回避できます。
鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性元素を加工する場合、CNC 材料の磁気特性が特に重要です。これらの材料から放出される強力な磁場が、切削プロセスを妨げる可能性があるためです。一方、CNC 加工は、チタンやステンレス鋼などの非磁性材料に適しています。これらの材料は磁場の影響を受けないため、より正確な切断を行うことができます。
硬度
「機械加工性」とは、数値制御工作機械を使用して材料を加工する容易さを表します。
CNC 素材を硬すぎるまま切断または成形すると、工具が破損したり、過度に摩耗したり、表面仕上げが不完全になったりする可能性があります。一方、柔らかい素材を切断すると、歪んだり曲がったりする可能性があり、測定が不正確になったり、仕上がりが雑になったりする可能性があります。
したがって、高品質で精密に製造された部品には、CNC 加工に適した硬度の材料が必要です。材料の硬度は、加工プロセスの速度と効率にも影響します。その結果、より硬い材料を扱う場合は、切削速度を下げたり、より強力なツールが必要になる可能性があります。
表面の仕上げ
機械加工された物体の機能性と美観は、表面仕上げレベルによって影響を受けます。たとえば、表面仕上げが粗いと、摩擦が増加して摩耗が早まり、最終的には部品が故障する原因になります。一方、研磨仕上げの部品は接触点が少なくなり、結果として性能と耐久性が向上します。表面研磨は、見た目の面でも非常に重要です。研磨表面処理により、部品の美観と市場性が向上する場合があります。
そのため、CNC 加工用の材料を選択する際には、最終製品に求められる表面研磨を念頭に置くことが重要です。ただし、すべての材料を同じ程度の滑らかさに加工できるわけではありません。たとえば、アルミニウムや真鍮などの金属は、簡単に滑らかな形状に加工できます。一方、カーボン ファイバーやグラスファイバーは加工が難しく、滑らかな表面仕上げを実現するには特殊な装置や方法が必要になる場合があります。
見た目の魅力
CNC 加工作業で高級小売店向けの製品を作成する場合は、美観や見た目の魅力を慎重に考慮する必要があります。質感、色、表面仕上げはすべて、素材の見た目の魅力に影響する要素です。また、研磨、塗装など、好みの方法で仕上げられることも重要です。
美観は、特に自動車産業や航空宇宙産業において、製品の品質や製造業者の細部への配慮を示すこともあります。これは、購入者が優れた構造を期待し、それにお金を払う高級自動車では特に重要です。
応用
製品の最終的な有用性によって、他のすべての考慮事項が決まります。上記の考慮事項は、CNC 材料の選択に関わるすべてのことのほんの一部にすぎません。美観上の考慮事項に加えて、材料の入手可能性、疲労寿命、接着性、化学反応性、機械加工性などの問題は、用途によって左右される可能性があります。
最終製品の用途は、どの材料が CNC 加工に最適かを判断する上で重要な要素です。材料によって、靭性、引張強度、柔軟性が異なります。さまざまな用途に対する材料の適合性は、その品質とさまざまな条件下での性能によって決まります。
最終製品が高温環境で使用される場合は、優れた導電性と熱による損傷に対する耐性を備えたアルミニウムや銅などの材料が適しています。
予算
適切な予算が不可欠な状況がいくつかあります。まず、必要な材料の価格は、種類や量などの要素に基づいて大きく異なります。プラスチックや複合材料は、同じ品質の金属よりも安価な代替品となる場合があります。材料の支出限度額を設定することで、予算内で購入できるアイテムに集中できます。
第二に、CNC 加工には相当な時間と費用がかかる可能性があります。加工コストを見積もる際には、材料、アイテムの複雑さ、必要なツールを考慮することが重要です。機械にコスト効率の高いコンポーネントを選択すると、生産コストを低く抑えることができます。
最後に、最終製品の品質は、選択した材料によって左右される可能性があります。たとえば、低価格の材料は、高価な材料ほど頑丈で信頼性が高くない場合があります。したがって、予算を設定し、その予算内で賢明な材料を選択すれば、長持ちする高品質の最終製品が保証されます。
CNC加工: よく加工される材料
CNC 加工の主な材料グループは、セラミック、木材、プラスチック、複合材、金属です。これらの幅広いグループには、独自の特性を持つ無数の異なる材料があります。特定の機能をお探しの場合は専門家にご相談ください。以下の原則は、精密製造における材料選択の幅広いアプローチとして役立ちます。
陶芸
セラミックの CNC 加工は難しいですが、高度な用途もあります。機械加工されたセラミックは、スペース シャトルのエンジン部品、戦車の装甲、超伝導体など、さまざまな用途に使用されています。ただし、セラミック部品は脆いため、長期間使用して確実に機能させるには複雑な加工プロセスが必要です。
金属
CNC マシンは通常、金属を扱います。CNC 加工された金属は、航空、輸送、電子機器、医療など、さまざまな業界で幅広く使用されています。加工可能な金属には、鋼、アルミニウム、真鍮、銅、チタンなどがあります。
複合材料
複合材料は CNC 加工が難しい場合が多く、仕上げには通常 5 軸 CNC マシンとダイヤモンド工具が必要です。しかし、機械加工された複合材料は、航空宇宙、自動車、発電業界に大きなメリットをもたらします。
プラスチック
冷蔵、電子機器、玩具、スポーツ業界のメーカーはすべて、CNC 加工プラスチック部品の恩恵を受けることができます。アクリル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ナイロンはすべて、一般的に加工されるプラスチックの例です。
木材
最後のグループは木製品です。通常、CNC 木材加工は家具などの装飾目的に使用されますが、建築にも使用されます。
これまで示したように、一部の材料グループは他の材料グループよりも加工が難しいです。加工性を決定する特性が不明なため、特定の材料がプロジェクトに適しているかどうかわからない場合があります。
CNCフライス加工の一般的な材料に関するガイドライン
作成しようとしているものによって、使用する CNC 加工材料が決まりますが、出発点として従うべきガイドラインをいくつか示します。
- 金属を自動的に除外しないでください。他の材料も検討する必要があります。さまざまな形状に成形できるフォームは、軽量でありながら耐久性があるため人気が高まっている非金属材料の一例です。非金属を切断すると、細かい部分も保持されます。非金属を使用することでプロジェクトを改善できると思われる場合は、いくつかの可能性があります。
- フォームはさまざまな用途に使用されます。したがって、硬質フォームとカッティングフォームの違いを理解することが重要です。カービングフォームは断熱材や金型のプロトタイプとしてよく使用されますが、硬質フォームは構造の完全性と安定性を重視するアイテムに適しています。
- フェノールについて考えてみましょう。フェノールは、特に軍事関連の用途の厳しい要件を満たす場合には素晴らしい選択肢です。
- プラスチックにはさまざまな種類があるため、選択肢をよく理解しておくことが重要です。アセタール製の交換用ブッシングとベアリングが一般的に使用されています。電線の絶縁材はポリフッ化ビニリデン (PVDF) で作られています。UHMW は、股関節、膝関節、脊椎の人工関節などの医療用生体材料に使用できます。上記に挙げたのは、プラスチックの無数の用途のうちのほんの一部です。
結論
CNC 加工は、業界がこの最先端技術を採用するにつれて、ますます重要になっています。CNC 加工用の材料を選択する際には、強度、耐久性、美観、および手頃な価格を考慮することが重要です。フライス加工環境、ピースの重量、および耐熱性はすべて、CNC 加工用の材料を選択する際の重要な考慮事項です。冷却剤、切削速度、ツール材料、湿度、温度、および汚染物質はすべて、加工環境の一部です。重量の軽減は、航空機用途における燃料効率と全体的なパフォーマンスを向上させることができます。
耐熱性は、材料の耐熱性と密接な相関関係にあります。CNC 加工はさまざまな材料を使用して行うことができますが、材料によっては他の材料よりも耐熱性が高いものもあります。アルミニウムや銅などの金属は熱伝導率が高いため、ヒートシンクやその他の熱管理設定に最適です。一方、ステンレス鋼やチタンは融点が高く、耐腐食性があるため、航空および医療用途に適しています。電気伝導率と磁気伝導率が高い材料は、熱を迅速かつ効率的に分散できるため好まれます。硬度も重要です。硬度は、加工プロセスの速さと効率に影響を与える可能性があります。
表面仕上げも重要です。これは、機械加工されたオブジェクトの機能性と美観に影響します。CNC 加工用の CNC 材料を選択する際に最も重要な詳細は、美観、用途、予算、入手可能性、疲労寿命、接着性、化学反応性、および機械加工性です。粗い表面仕上げは摩擦を増加させ、摩耗を早め、最終的には部品の故障を引き起こす可能性がありますが、研磨仕上げは接触点が少なく、パフォーマンスと耐久性が向上します。見た目も重要です。これは、製品の品質とメーカーの細部への配慮を示すことができるためです。用途によって、材料の入手可能性、疲労寿命、接着性、化学反応性、および機械加工性など、他のすべての考慮事項が決まります。
必要な材料の価格は種類や数量などの要素によって大きく異なるため、予算は重要です。CNC 加工には、材料の支出限度、時間と費用、最終製品の品質が必要です。一般的な材料には、セラミック、木材、プラスチック、複合材、金属などがあります。セラミックは、長持ちし、確実に機能するために複雑な加工プロセスが必要です。金属は、仕上げに 5 軸 CNC マシンとダイヤモンド工具が必要です。
複合材の仕上げには 5 軸 CNC マシンとダイヤモンド工具が必要です。プラスチックの仕上げには 5 軸 CNC マシンとダイヤモンド工具が必要です。CNC 加工されたプラスチック部品は、冷蔵、電子機器、玩具、スポーツ業界で人気があります。木製品も建築に使用されています。CNC フライス加工のガイドラインの一般的な材料には、フォーム、フェノール樹脂、ポリフッ化ビニリデン (PVDF) などの非金属材料が含まれます。プラスチックは、股関節、膝関節、脊椎の人工装具などの医療用生体材料にも使用できます。
ツーリングとCNCの絞り加工能力を最大化する
BE-CU 中華のへら 絞り 会社では、過度の摩耗やストレスの兆候を監視しながら、設備を最大限に活用しています。さらに、より新しい最新の設備を検討し、製造能力をサポートまたは向上できる設備に投資しています。当社のチームは機械やツールに細心の注意を払っているため、部品の品質と生産性に悪影響を与えないように定期的にメンテナンスも行っています。
BE-CUの設計とエンジニアリングサポート
BE-CUは、社内の設計およびエンジニアリングチームを活用して、部品生産の初期コンセプトからお客様を支援することができます（提供された設計に対して広範な設計サポートも提供可能です）。私たちのチームは、プロジェクトの開始から終了まで、お客様と定期的かつ透明なコミュニケーションを取りながら、望ましい最終目標に向かって作業を進め、明確な進行方向を提供します。
BE-CUの設計およびエンジニアリングサポートプロセスの一例：
- クライアントがBE-CUチームに部品図面を提供します。
- 当社のエンジニアリングチームが図面をレビューし、ベストプラクティスに基づいて調整を行います。お客様のニーズに応じて、成形または絞り部品を最も効果的に達成する方法を推奨します。
- 図面と設計は必要に応じて改訂され、完璧な形に仕上げられます。財務的な実行可能性も最優先事項として考慮されます。
- 主要な目標は、全ての部品の適合性、形状、機能性を実現することです。
- 研究開発は製造プロセスの重要なステップであり、BE-CUは概念実証や様々な検証要件のためにプロトタイピングサービスを提供しています。研究開発プロセスにおける金属成形については、当社のeBookをご覧ください。
BE-CUが提供する広範な社内サービス
この金属加工プロセスは、軸対称の高性能部品を製造します。スピン成形とも呼ばれ、材料を望ましい形状に切削するのではなく、金属ディスクまたはチューブを円錐形やその他の円形に変形させます。
へら絞りは、手動の手作業によるスピニングプロセスまたは自動CNCスピニングを使用します。BE-CUのへら絞り機能の利点には以下が含まれます：
- コスト削減
- 短いリードタイム
- 最大の設計柔軟性
- シームレスで高品質な構造
対応可能な金属には、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、銅、インコネル、ハステロイ、チタン、ブロンズ、真鍮が含まれます。BE-CUは、センター間60インチから直径100インチまでのカスタム金属絞り部品を製造でき、材料の厚さは0.018インチから2.00インチまで対応可能です。
当社の CNC へら 絞り サービスで迅速なプロトタイプの作成について、今すぐお問い合わせください。こちらでチャットして直接見積もりを取得するか、無料のプロジェクトレビューをリクエストしてください。
