CNC フライス加工では、コンピュータ化された多点切削ツールを使用してワークピースを切削します。 このプロセスは精度と正確さで知られており、いくつかの産業、特に自動車産業や航空産業に不可欠な部分です。
この記事では、プロジェクトに CNC フライス加工プロセスを選択する前に、CNC フライス加工プロセスについて知っておく必要があることをすべて説明します。
CNCフライス盤とは何ですか？
CNCフライス盤 は、従来のフライス加工とコンピュータ数値制御 (CNC) 技術を組み合わせた減算製造プロセスです。回転する切削工具を使用して、金属、プラスチック、木材などの固体ブロックから材料を除去し、精密な部品や製品を作成します。オペレーターが機械を手動で制御する手動フライス加工とは異なり、CNC フライス加工は完全に自動化されています。機械の動きは、ツールパス、速度、切削深さを指示する事前にプログラムされた G コードによってガイドされ、一貫性のある高精度の結果が保証されます。
CNC フライス盤にはさまざまな種類があり、シンプルな 3 軸マシンから、より高い精度と複雑な部品の作成を可能にするより複雑な 5 軸モデルまであります。フライス盤は +/- 0.001 インチから +/- 0.005 インチの許容差を実現できるため、CNC フライス加工された部品の許容差は大きくなります (一部のマシンでは +/- 0.0005 インチの許容差を実現できます)。
CNC フライス加工は、最小限の人的介入で複雑で高品質の部品を製造できるため、航空宇宙、自動車、電子機器などの業界で広く使用されています。CAM (コンピュータ支援製造) ソフトウェアを利用することで、設計ファイルが G コードに変換され、プロセス全体が合理化され、非常に効率的になります。
CNC フライス加工はどのように機能しますか?
CNC 穴あけおよび旋削と並んで、CNC フライス加工は、CNC の基盤を形成します。 CNC加工 プロセス。 ただし、他のものと比較して独自のメカニズムがあります。
このプロセスでは、複数の軸に沿って回転および移動するコンピューター制御の回転円筒状切削工具を使用して、ワークピースから部品を取り外します。
CNC フライス加工は、次の XNUMX つの重要なステップに分類できます。
ステップ 1: 2D または 3D CAD モデルを準備する
Autodesk Inventor や SolidWorks などの CAD/CAM ソフトウェアを使用して、最終製品の機械加工可能な 2D/3D 図面を作成します。
CNC 加工用の CAD ファイルの準備 ソフトウェアによって異なります。 一方では、2D 画像を 3D CAD ファイルに変換できるソフトウェアもあります。 一方、2D 画像をトレースして 3D ファイルに変換できるソフトウェアもあります。
次のような情報を含む技術図面がオペレーターに渡されます。
- 部品の重要な特徴/寸法
- 許容範囲
- スレッドの表示
- 仕上げの好み
- 建設ライン
ステップ 2: デザインを CNC 互換ファイル形式にエクスポートする
CNC フライス盤は、互換性のある CNC 加工ファイル形式でない限り、設計したモデルを認識できません。 したがって、CAD/CAM ソフトウェアを使用して、CAD モデルを CNC 互換のファイル形式にエクスポートする必要があります。 このような形式の例としては、STEP や STL があります。
ソフトウェアがデザインをそのような形式に変換できない場合は、次のようないくつかのオンラインサービスを利用できます。 カドエクスチェンジャー の三脚と Convert.emachineshop.com.
変換時に、ファイルはプロセスに関連する回転および直線運動、切削シーケンス、ツールパス、機械、およびワークピースの速度を機械に指示します。
ステップ 3: CNC フライス盤をセットアップし、CNC フライス盤を操作する
オペレータは切削工具を主軸に取り付け、ワークをテーブル上に置きます。 次に、機械をセットアップして加工プログラムを開始し、フライス加工を開始します。
CNCの種類 製粉作業
CNC フライス加工には、さまざまな設定と用途による複数の操作があります。以下は、一般的な CNC フライス加工操作の種類です。
正面フライス
正面フライス加工では、切削工具 (正面フライスカッター) の回転軸がワーク表面に対して垂直になります。
フェイスミルカッターは、交換可能なカッターインサートが特徴的なユニークなデザインです。複数の切削歯を使用して切削動作を行います。その結果、フェイスミル加工された部品はより高品質の表面仕上げになります。また、プロセスは厳密に制御されているため、希望する表面を簡単に生成できます。
プレーンミリング
プレーンフライス加工は、平坦な水平面のフライス加工に使用されるコラムアンドニー操作です。 切削工具はワークピースと平行に配置されます。 したがって、切削はワークピースの一端から他端まで行われます。 オペレータはテーブルを縦方向、横方向、または垂直方向に送り込むことができます。
アンギュラーミリング
角度フライス加工では、切削工具を斜めに使用して平らな表面をフライス加工します。 このプロセスは普通のフライス加工に似ていますが、唯一の違いは角度の設定です。
角度フライスカッターには、シングルアングルとダブルアングルの45種類があります。シングルアングルカッターは、カッターの角度のある面に歯があり、側面は大きく平らで、XNUMX度の角度で作業するのに適しています。0 または600.
ダブルアンギュラーフライスカッターは、円錐面を備えた V 字型の歯を備えており、45°、60°、90° の平面をフライス加工する場合に適したオプションです。
フォームミリング
成形フライス加工は、ワークピースに不規則な輪郭を作成する場合に適した方法です。 輪郭は曲線でも、直線で曲線でも構いません。 輪郭は凹面または凸面にすることができ、そのような形状の反対側の歯で作られます。 したがって、凹刃の製品を製造するには、成形フライスに凸刃を持たせる必要があります。
成形フライス加工は曲面を作るためにより複雑な切削を行うため、通常のフライス加工より少し遅くなります (約 20 ～ 30%)。
その他の種類
使用できる他のタイプのフライス加工プロセスもあります。 以下に重要なものを示します。
- スロットミリング: スロットフライス加工では、カッターの幅はワークピースの幅よりも小さく、ワークピースにスロットを作成するために使用されます。
- 側面フライス加工: ワークピースに平らな垂直面を作るフライス加工に適しています。テーブルの垂直送りネジを回転させることにより、切削深さを制御できます。
- ギャングミリング: ギャングミリングでは、同じアーバーで XNUMX つの切削工具を使用して水平面を切削します。 この組み合わせには無限の可能性があり、フライス加工にかかる時間を短縮します。
の種類 CNCフライス マシン
フライス盤は、ワークピースを切断するいくつかのコンポーネントで構成されています。 各タイプのフライス盤には独自のセットアップがあり、さらにさまざまな操作が可能になります。 以下は、プロジェクトで検討できる一般的なタイプです。
立フライス盤
立形フライス盤は、テーブルとアームが垂直なコラムに接続され、主軸が垂直になっている 3 軸加工機です。
一方では、アームに対してテーブルが Z 軸に沿って上下に移動します。
一方、スピンドルの場合、テーブルの動きは垂直フライス盤の種類によって異なります。たとえば、タレット垂直フライス盤を使用する場合、スピンドルは固定され、テーブルは x 軸に沿って移動します。ベッド垂直フライス盤では、テーブルは x 軸上で移動でき、スピンドルは y 軸上のアームの方向に沿って移動します。
立形フライス盤はその精度により複雑な加工に適しています。 また、垂直面や角張った形状の作業にも適しています。
横フライス盤
横型フライス盤は縦型フライス盤と似ています。 ただし、汎用のものは Z 軸に沿って回転できます。 したがって、これらは 4 軸フライス盤です。 水平方向のスピンドルも付いています。
これらのマシンは、垂直型のマシンに比べて多用途性が劣ります。 それにもかかわらず、重機械加工により適しています。
もっと： 水平フライス加工と垂直フライス加工 – それらの違いは何ですか
多軸 CNCフライス エスプレッソマシン
多軸 CNC フライス盤は、さまざまな角度で切断し、さまざまなエースに沿って移動できます。 多軸フライス盤にはいくつかの種類があります。
2軸フライス盤
2 軸フライス盤は、X 軸と Z 軸でワークピースとして動作できます。したがって、XNUMX 方向に垂直および水平に切断できます。これは、最もシンプルなタイプの CNC 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 軸に移動できます。 したがって、ワークを垂直方向に任意の方向に切断できます。
最も一般的な多軸フライス盤です。 ただし、均一な角度では一部の複雑な部品を切断する能力が低下するなど、いくつかの制限があります。
4軸フライス盤
4 軸フライス盤の主軸は、ワークを動かすことなく、上下、左右、前後の XNUMX 軸に沿って移動できます。 X 軸または A 軸に沿って回転することもできます。 したがって、切り抜きやその他の複雑なフライス加工を行う場合に適しています。 これらの機械は高速、高精度、正確です。
5軸CNCフライス盤
5 軸フライス盤のスピンドルと切削工具は XNUMX つの軸に沿って移動し、XNUMX つの軸 (x 軸、y 軸、z 軸のいずれか) に沿った回転が可能です。 これらは複数の部品を扱うことができ、最も完全な多軸 CNC マシンです。
タレットフライス盤
タレットフライス盤は固定スピンドルを備えており、作業台を水平方向（スピンドルに垂直）と垂直方向（スピンドルに平行）の 2 方向に移動できます。この設計により、穴あけ、ボーリング、輪郭加工などのさまざまな加工操作を実行できるため、金属加工や製造のさまざまなプロジェクトに汎用的に使用できます。
ベッドミリング エスプレッソマシン
ベッドフライス盤には、テーブルと平行に上下に移動するスピンドルがありますが、テーブル自体はスピンドルに垂直な方向にのみ移動します。この構成により、より大きなワークピースの安定性が向上し、特に重いフライス加工作業に効果的で、生産環境での精度と効率が確保されます。
CNCミリングマシン コンポーネント
機械には、切断動作を実行するためのさまざまな機能を持ついくつかのコンポーネントが含まれています。 各 CNC フライス加工業者は、これらのコンポーネントの精巧さと設計が異なります。 それでも、それらの機能は変わりません。 以下は、この XNUMX つに含まれる一般的なコンポーネントです。
フレーム
フレームはマシンの安定性と剛性を担っています。 この内部には、ベース、取り外し可能なコラム、主軸台 (スピンドルを収容する重要なコンポーネント) などの他のコンポーネントが収容されています。
スピンドル
スピンドルは、切削工具やその他の部品を保持するシャフトを含むフライス盤の回転ユニット全体です。 フライス盤に応じて、水平または垂直のいずれかになります。 モーターは、CNC コントローラーによって決定された軸上でスピンドルを回転させます。
軸
一般的な軸は、x (垂直)、y (水平)、および z (深さ) です。 ただし、一部のマシンには他の回転軸が含まれています。 A、B、C。
高度に応じて、さまざまな機械が軸に沿って回転できます。 たとえば、4 軸 CNC フライス盤は A 軸を中心に回転でき、5 軸は A 軸と C 軸、または B 軸と C 軸を中心に回転できます。
コラム
カラムは、冷却剤リザーバーとポンプを備えたベース上に設置されています。 したがって、切断プロセス中の機械の冷却のサポートとして機能します。 列は単一にすることもできます。 ただし、これはマシンの複雑さによって異なります。
CNCコントロールパネル
CNC は、CNC モニターと、データやコードを入力するためのプログラミング ボタンで構成されており、フライス加工プロセスを制御します。つまり、機械の神経系です。
自動工具交換装置（ATC）
- ドラムATC: 工具数が 30 未満のフライス加工に適しています。
- チェーンATC: 30 以上の工具を必要とするフライス加工に適しています。 これらはコラムに取り付けられるか、機械に個別に取り付けられます。
上記は、さまざまな種類の ATC を区別する一般的な条件です。 ただし、工具の数はフライス盤の設計や製造元によって変わる場合があります。
ツールホルダー
ツールホルダーは切削工具を CNC 機械に保持します。 さまざまなデザインとサイズがあり、ツール ホルダーの主なタイプは BT、CAT、HSK の XNUMX つです。
- BT ツールホルダー: 業界標準のサイズで、メートルねじを採用した保持ノブを備えた堅牢な設計が特徴です。
- BBT ツールホルダー: これらのアップグレード版にはスピンドルとの二重接触点が含まれており、安定性と剛性が向上しています。CNC フライス加工アプリケーションに特にお勧めです。
- HSK ツールホルダー (中空テーパーシャンク): ヨーロッパ設計の HSK ツールホルダーは BT ツールホルダーと同じ角度ですが、フランジに追加の方向溝が付いているため、厳しい公差での高速加工に適しています。
表
テーブルは、ワークピースを配置し、治具や万力を使用してクランプする堅固なベースです。 テーブルの種類や追加機能はマシンによって異なります。 たとえば、一部のテーブルではクランプを容易にするために T スロットが使用されています。 もう XNUMX つの例は、柔軟性に優れたタップ穴パレットを使用した横型 CNC ミラーです。
クーラントタンク
クーラント タンクには、フライス加工中に切削面またはスピンドルに供給されるクーラントが含まれています。フライス加工では熱が発生するため、表面を冷却して機械の寿命を延ばすのに役立ちます。クーラント タンクにはさまざまなサイズがあります。加工操作に合わせて最適なものを選択する必要があります。
材料の選択 CNCフライス
入手可能な材料は多種多様であるため、適切な材料を選択するのは困難な場合があります。 以下に、使用できる要素と利用可能な一般的な材料を示します。
- パーツ機能： 適切な素材には、使用環境での機能を助ける固有の機能が備わっていなければなりません。 たとえば、耐食性を考慮すると、炭素鋼よりもステンレス鋼の方が優れています。
- 応力負荷: 高応力下でも適用可能な部品は、応力下でも安定した材料で作られていなければなりません。これができない場合、変形やひび割れが生じる可能性があります。
- 寸法公差： 寸法公差により、フライス加工時の精度が向上します。 したがって、これらの部品の組み立てが容易になる。 知らない方は記事をご覧ください CNC加工寸法公差 or お問い合わせ.
- 動作温度 材料の溶解温度は、CNC フライス盤の動作温度より低くなければなりません。 これにより、フライス加工中の変形を防ぐことができます。
- 費用： コストは選択の際の最も重要な要素です。 ただし、予算内で最高の機械的特性を備えた最適な材料を選択するようにしてください。
CNC フライス加工は多くの材料に適しています。 一般的なものには次のようなものがあります。
の長所と短所 CNCフライス 生産工程で
このプロセスは、その利点により多くの工業生産プロセスの重要な部分です。 ただし、欠点もあります。 以下に、このプロセスの長所と短所をいくつか示します。
優位性
- 正確さと精度
CNCフライス盤はより高い精度と精度を備えています。 したがって、技術仕様に従って部品を作成できます。 その結果、0.0004 という厳しい公差で部品をフライス加工できるようになりました。 また、プロセスが自動化されているため、人的エラーが発生する可能性が低くなります。
- 高速かつ効率的
CNC フライス盤は、自動工具交換装置 (ATC) によって複数の切削工具を保持できるため、従来のフライス盤に比べて高速で効率の高い操作が可能です。設計がプログラムされると、これらのマシンは最小限の人的監視で連続的に動作し、生産性とリソース効率を最大化します。これは、特に大規模なプロジェクトで役立ちます。
- 大型適合材料
このプロセスは、プラスチック、複合材料、金属など、多くの互換性のある材料と互換性があります。 したがって、材料のブロックを入手したら、CNC フライス加工は完璧なプロセスになる可能性があります。
- 幅広い設計能力
CNC フライス加工は、単純な形状から複雑な 3 次元形状まで、幅広いデザインに対応できます。高度な多軸操作により、従来の加工方法では困難または不可能な複雑な形状を作成できます。
- 素材の多様性
このフライス加工プロセスは、金属、プラスチック、ガラス、木材、石材など、さまざまな材料に適応できます。このような汎用性により、メーカーは特定の用途に最も適した材料を選択でき、製品全体の品質が向上します。
デメリット
- 材料の無駄遣い
このプロセスはサブトラクティブです。つまり、材料を除去して目的の部品を形成します。 そのため、他の製法に比べて、 3Dプリントサービス、材料の無駄が多い。
- 高度なメンテナンス
CNC フライス盤は、正常に機能し続けるために高度なメンテナンスが必要です。 機械は高価です。 したがって、メンテナンスが重要です。
- 複雑なセットアップ:
CNC マシンの初期設定とプログラミングは複雑でリソースを大量に消費することがあり、関連するコストと時間の制約から小規模生産には適していません。
- バッチ生産の非効率性
CNC フライス加工は個々の部品の製造には優れていますが、多くの機械が一度に 1 つのアイテムを処理するように設計されているため、大量バッチ生産では非効率になり、出力速度が低下する可能性があります。
CNC フライス加工技術の応用
フライス加工は非常に正確で正確で、高い公差を備えています。 したがって、幅広い用途があります。 以下にその産業用途のいくつかを示します。
航空宇宙産業
コンピューター数値制御フライス加工は、チタンやアルミニウムなどの材料を使用する多くの航空部品の製造に適用できます。 これらの素材は軽量で耐久性があります。 精度と精度の必要性が高いため、このプロセスは適切であると考えられます。
自動車
自動車業界では、精度を落とさずに効率化を図る必要があるため、フライス加工が使用されています。そのため、内装パネル、シリンダーヘッド、ドライブアクスル、サスペンション部品、排気部品、ギアボックスなど、このプロセスを使用して製造される製品に適しています。
農業
CNCフライス加工は、ギアやシャフト、ナットやボルト、フランジなどの汎用部品やコンポーネントの製造に適しています。さらに、大規模生産と短期生産の両方に適しています。
医療
義肢などの医療部品には、精密でユニークなデザインが求められます。そのため、CNC フライス加工は、このような部品に適した方法です。デザインが保持され、生産性と効率性が向上します。
CNC フライス加工の費用はどれくらいですか?
CNC フライス加工のコストは、材料、設計、機械のコストなどの要因によって異なります。 以下に要因とその影響を簡単に分析します。
部品設計
部品の設計には非常に費用がかかります。 CAD ファイルを設計者に外注することも、コストを回避するために自分で作成することもできます。 また、部品を検査して認証する製造エンジニアと、CAD ファイルを CAM ファイルに変換するプログラマーのコストも考慮する必要があります。 ただし、多くの CNC フライス加工サービスは、それを見積プラットフォームに組み込んでいます。
設計の複雑さ
複雑な製品設計には、製品を効果的にフライス加工できる機械が必要です。 複雑さが増すほどフライス盤の性能も上がり、コストも高くなります。
また、設計が複雑な場合、生産が完了するまでの時間が長くなり、CNC フライス加工サービスは時間料金で行われるため、コストも増加します。
CNC フライス盤を所有する企業の場合、機械が消費する電力量が増加します。
生産量
CNC フライス加工サービスにアウトソーシングすると、フライス加工品 1 個あたりのコストが削減されるため、大量注文のコストは少量注文よりも低くなります。これは規模の経済性に基づいています。CNC フライス加工は繰り返し性が高く、生産時間を短縮します。
CNCフライス盤
CNC フライス盤には多くの種類があり、それぞれ特性とコストが異なります。 使用するマシンのタイプを決定する最も重要な要素は、上で説明した設計の複雑さです。
CNC フライス加工サービスでは、フライス盤のコストが時間単位で設定されます (オペレーターの費用がかかる場合もあります)。 フライス盤の購入費と年間稼働時間から、フライス盤の使用コストを計算するサービスです。 たとえば、ヨーロッパでは、3 軸加工機の費用は 40 時間あたり約 4 ドルですが、5 軸および 75 軸加工機の費用は 120 時間あたり XNUMX ドルから XNUMX ドルの間です。
ただし、状況によっては安くなる場合もあります。 たとえば、RapidDirect などの中国の CNC フライス加工サービスは、3 軸加工機を 8 時間あたり 10 ～ 5 ドルで提供し、30 軸加工機を XNUMX 時間あたり XNUMX ドルで提供しています。
材料
入手可能性、市場価格、機械加工性はすべて、材料のコストに影響を与える重要な特性です。材料コストはブロックあたりです。
XNUMXつの主要なタイプがあります CNC素材: プラスチックと金属。一方で、プラスチックは安価で、機械加工性が高く、入手しやすいです。そのため、材料費は低くなります。例としては、ABS (17 ドル)、デルリン (27 ドル)、ナイロン 6 (30 ドル) などがあります。一方、金属はプラスチックよりも高価です。一般的な例としては、アルミニウム 6061 (25 ドル)、アルミニウム 7075 (80 ドル)、ステンレス鋼 304 (90 ドル) がブロックごとにあります。
表面処理オプション
仕上げオプションなど 陽極酸化 の三脚と 粉体塗装 CNC フライス加工の痕跡を除去したり、部品の美観を向上させたりするのに役立ちます。 ただし、CNC フライス加工コストも増加します。
追加の完成費用
配送コストも CNC ミリング全体のコストに加算されます。配送コストは、CNC ミリング サービスからの距離、納期、材料の重量によって異なります。
上記の要素は CNC フライス加工コストに重要な役割を果たしているため、予算を立てる際には十分に考慮する必要があります。 ただし、コストと削減方法についてまだ疑問がある場合は、どのくらいのコストを削減するかを確認する必要があります。 CNC加工費計算専門家に相談するか、 インスタントを取得する 率.
RapidDirect にお問い合わせください CNCフライスサービス 競争力のある価格設定
当社は、競争力のあるコストで高精度の金属およびプラスチック部品を作成することに重点を置いた、プロフェッショナルな CNC フライス加工サービスを提供しています。高度な多軸 CNC フライス加工機を備えた自社工場では、短いリードタイムで高品質の部品をお届けできます。
当社のオンライン見積プラットフォームでは、CAD ファイルをアップロードして材料と数量を選択すると、自動化された DfM レポートを使用して即座に見積を提供します。 さらに良いのは、注文を管理し、配送までの製粉プロセスを追跡できることです。
よくあるご質問
CNC 旋削とフライス加工は、製造において異なる目的を果たす異なる加工プロセスです。CNC 旋削は、固定された切削工具に対してワークピースを回転させるため、シャフトやブッシングなどの円筒形部品の作成に最適です。一方、CNC フライス加工では、回転する切削工具を使用して固定されたワークピースを成形するため、さまざまな材料に複雑なカット、ポケット、輪郭を作成できます。CNC 旋削は一般に円形に使用され、フライス加工は複雑なデザインや多角度の表面に使用されます。どちらのプロセスも精度と効率を高めますが、対応する製造ニーズは異なります。その違いを理解することで、特定の製造要件に適した CNC プロセスを選択することができます。
CNC ミルは通常、機械を収容し、さまざまなコンポーネントをサポートする頑丈な長方形のベースで構成されています。上部には、切削工具を保持するスピンドルがあり、垂直および水平に移動して正確なカットを作成できます。作業台は材料を固定する場所で、多くの場合、安全な位置決めのために T スロットが付いています。CNC ミルは、破片や騒音を最小限に抑えるために密閉されていることが多く、プログラミングと操作用のデジタル ディスプレイを備えたコントロール パネルが付いています。
CNC 加工は多用途ですが、特定の材料では課題があります。ダイヤモンドのような非常に硬い材料や、ガラス、セラミック、一部のプラスチックなどの脆い物質は、その脆さのために加工が難しい場合があります。さらに、一部の高強度鋼やチタン合金などの極めて靭性の高い材料には、特殊なツールと技術が必要になる場合があり、標準的な CNC プロセスには適していません。フォームなどの柔らかい材料も、加工中に圧縮または変形する可能性があるため、難しい場合があります。
はい、CNC ミルは手動で操作できますが、主な機能は自動加工です。多くの CNC ミルには、オペレーターがハンドホイールとレバーを使用して機械を制御できる手動モードが備わっています。これは、セットアップ、調整、または自動プロセスが不要な小規模な実行を作成する場合に役立ちます。ただし、手動操作では、大規模な生産実行の CNC プログラミングと同じ精度と効率が得られない場合があります。
アルミニウムは、その優れた特性から、CNC 加工が最も簡単な金属であると考えられています。軽量で、機械加工性に優れ、熱伝導性に優れているため、切削がしやすくなります。アルミニウムは融点が低いため、工具の摩耗を最小限に抑えながら高速で加工できます。さらに、高い水準で仕上げることができるため、プロトタイプから生産部品まで、さまざまな用途で初心者から熟練した機械工まで、好んで選ばれています。
CNC フライス加工の代替加工方法としては、従来の手動フライス加工、ウォータージェット切断、レーザー切断、放電加工 (EDM) などがあります。手動フライス加工はより実践的なアプローチで、精度はオペレーターのスキルに依存します。ウォータージェットとレーザー切断は、それぞれ高圧水または集光光を使用するため、柔らかい材料や複雑なデザインに最適です。EDM は、電気火花を利用して材料を除去するため、硬い金属や複雑な形状に最適です。
