CNC フライス加工: 定義、プロセス、アプリケーション

更新しました：２０２２年７月１１日

CNCフライス盤とは?

これは、切削工具を使用してワークピースの一部を除去するコンピューター制御のプロセスです。基本的なセットアップでは、工作物を機械のテーブルに置き、その間に主軸に取り付けられた切削工具が回転および移動して、工作物を最終製品に成形します。

切削工具の回転と動きは、CNC フライス盤の種類と高度さのレベルによって異なります。このプロセスは汎用性が高く、アルミニウム、プラスチック、木材、ガラスなどのさまざまな材料と互換性があります。

CNC フライス加工部品は、フライス盤が +/- 0.001 インチから +/- 0.005 インチの公差を達成できるため、高い公差を備えています (一部の機械では、+/- 0.0005 インチの公差を達成できます)。

CNC フライス加工はどのように機能しますか?

CNC 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。

一般的な手順 CNCフライス加工

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
公差
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使用できます。カドエクスチェンジャーおよび 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を備えたいくつかの操作があります。以下に一般的な操作の種類を示します。

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。

正面フライスは、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を採用しています。複数の刃を使って切断動作を行います。その結果、正面フライス加工された部品の表面仕上げはより高品質になります。また、プロセスは綿密に制御されているため、目的の表面を簡単に作成することができます。

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、カッターの角張った面と大きな平らな側面に歯があり、XNUMX 度の角度での作業に適しています。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、カッターの幅が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。テーブルの縦送りねじを回転させることで切り込み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。

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: 高い応力下に適用される部品は、応力下でも安定した材料で作られている必要があります。変形や亀裂の原因となります。
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 Rescale Support.
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。

金属: アルミニウム、ステンレス鋼、工具鋼。軟鋼、真鍮、銅
プラスチック: ABS、ポリカーボネート、ナイロン
その他： セラミック、複合材料、フェノール樹脂

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。

Advantages

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

従来のフライス盤と比較して、CNC フライス盤は高速かつ効率的です。これは、(ATC に応じて) 多くの切削工具を搭載できる能力の結果であり、効果的な工具交換と効率的なプロセスに役立ちます。

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。

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。

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

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

自動車産業では、精度を損なうことなく効率を高める必要があるため、フライス加工が使用されています。したがって、このプロセスを使用して製造される製品には、インテリアパネル、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、大規模な生産能力と短期間の生産能力の両方に適しています。

医療

プロテーゼなどの医療部品には、正確かつ独自の設計が必要です。したがって、このような部品には CNC フライス加工が適した方法です。デザインは維持され、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外注すると、フライス加工品目あたりのコストが削減されるため、大量注文の場合は少量注文よりもコストが安くなります。これは規模の経済に基づいています。 CNC フライス加工は再現性が高いため、生産時間が短縮されます。

CNCフライス盤の種類

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、市場コスト、および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。材料費はブロックごとの金額です

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、入手性が高いです。したがって、材料費が安くなります。例としては、ABS ($17)、Delrin ($27)、ナイロン 6 ($30) などがあります。一方で、金属はプラスチックよりも高価です。一般的な例は次のとおりです: ブロックあたりアルミニウム 6061 ($25)、アルミニウム 7075 ($80)、ステンレス鋼 304 ($90)

表面処理オプション

仕上げオプションなど陽極酸化および粉体塗装 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 フライス加工全体のコストに追加されます。送料はCNCフライス加工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、またはインスタントを取得する率.

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の種類 CNCフライスエスプレッソマシン

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、主軸に関しては、立形フライス盤の種類によってテーブルの動きが異なります。たとえば、タレット垂直ミルを使用する場合、テーブルが X 軸に沿って移動する間、スピンドルは静止しています。ベッド垂直ミルでは、テーブルが X 軸上で移動し、スピンドルがアームの方向に沿って Y 軸上で移動できます。

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、ワークピースを X 軸と Z 軸で加工できます。そのため、縦横一方向に切断することができます。最も単純なタイプの 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。

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、データと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ます。したがって、フライス加工プロセスを制御します。その結果、それは機械の神経系になります。 `

自動工具交換装置（ATC）

ATC は、フライス加工プロセス中に工具を交換する際に機能します。したがって、機械の速度、工具搬送能力、生産性が向上します。

ATC には XNUMX つのタイプがあります。

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: ツールホルダーの標準的なサイズです。 BT ツールホルダーは堅牢な設計とメートルねじで作られた保持ノブを備えています。
BBT ツールホルダー: これらは、スピンドルとの二重接触点を備え、安定性と剛性が向上したアップグレードされた BT ツールホルダです。したがって、CNC フライス加工分野では BBT ツールホルダを強く推奨します。
HSK ツールホルダ (中空テーパーシャンク): BT ホルダと同じ角度の欧州設計のホルダです。ただし、フランジには追加の方向溝があります。公差の小さい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、フライス加工時に切削面や主軸に供給されるクーラントが入っています。フライス加工では熱が発生するため、表面が冷却され、機械の寿命が延びます。クーラントタンクにはさまざまなサイズがあります。加工作業に合わせて最適なものを調整する必要があります。

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