ウェビナー録画 - コスト削減、品質維持：CNC加工のためのスマート設計のヒント

CNC加工は、その精度、速度、そして複雑な部品を高い公差で製造できる能力で知られています。しかし、CNC加工のコストは、設計プロセスで主要な製造可能性の原則が見落とされると、すぐに上昇する可能性があります。そのため、スマート設計は、単に機能する部品を作るだけでなく、コスト効率が高く、製造しやすく、必要な品質を維持する部品を作ることも意味します。最近のウェビナー「「コスト削減、品質維持：CNC加工のためのスマート設計のヒント」」では、製造の専門家が、性能を損なうことなく部品設計を最適化するための実践的で実行可能な方法について議論しました。共有された洞察は、CNC加工プロジェクトを最大限に活用しようとしているエンジニア、製品デザイナー、調達チームにとって不可欠です。

ウェビナーでは、CNC加工における一般的なコスト要因を特定し、初期の設計決定が不要な複雑さをどのように排除できるかに焦点を当てました。以下に、主なポイントをまとめた包括的な内訳を示します。

1. CNC設計におけるシンプルさの重要性

ウェビナーの重要なポイントの1つは、シンプルさの価値でした。部品が複雑になるほど、加工に必要な時間と工具が増えます。これは、多くの場合、高い製造コストにつながります。機能性を犠牲にすることなく、可能な限り形状を単純化することで、全体の加工時間と工具の摩耗を減らすことができます。

絶対に必要でない限り、深いポケット、アンダーカット、または狭い内半径などの不要な機能を避けてください。これらの機能は加工が難しいだけでなく、特殊な工具や多軸セットアップが必要になる場合があり、複雑さとコストの両方を増加させます。

2. 適切な材料を賢く選択する

材料の選択は、部品の加工性とコストの両方に大きな影響を与えます。ウェビナーでは、一部の設計者が、低コストの代替品で同じ結果が得られるかどうかを考慮せずに、自動的に特殊金属や高強度合金を選択することが強調されました。

たとえば、アルミニウムは軽量で耐腐食性があり、加工が容易であるため、多くのコンポーネントに最適です。ステンレス鋼は加工が難しく、時間がかかるため、強度や耐食性が必要な場合にのみ選択する必要があります。入手可能で加工可能な材料を使用することで、コストを削減し、納期を短縮できます。

3. 公差：仕様を過度に厳しくしない

厳しい公差を維持すると、より正確な切削、より遅い送り速度、場合によっては複数のセットアップや仕上げパスが必要になるため、加工コストが大幅に増加する可能性があります。講演者は、部品の機能に特定の公差が不可欠でない限り、標準的な公差を許容することが最善であると強調しました。

設計者が、品質を向上させると考えて、必要以上に厳しい公差をデフォルトに設定することはよくあります。実際には、これは過剰設計につながることがよくあります。公差は機能によって決定されるべきです。図面で重要な寸法を明確に伝え、加工者にどの公差を緩和できるかを知らせてください。

4. 工具交換とセットアップ時間を最小限に抑える

工具を交換したり、機械のセットアップを調整するたびに、コストが追加されます。ウェビナーからの主要な設計ヒントの1つは、同じ工具または同じセットアップ内で加工できる機能を統合することでした。これにより、機械のダウンタイムが削減されるだけでなく、部品間の整合性も向上します。

たとえば、対称的な特徴を持つ部品は、複雑な5軸加工アプローチを必要とするのではなく、反転または回転させることがよくあります。治具を念頭に置いて設計し、カスタムジグを必要とせずに部品を確実にクランプできるようにします。

5. 薄い壁と深いキャビティを避ける

薄い壁と深いキャビティは、CNC加工中に問題を引き起こすことで知られています。薄い壁は振動やたわみが発生しやすく、表面仕上げが悪くなったり、破損したりする可能性があります。深いキャビティは、長い工具を必要とすることが多く、より柔軟で、チャタリング、精度不良、または加工速度の低下を引き起こす可能性があります。

ウェビナーの専門家は、金属の場合は少なくとも1 mm、プラスチックの場合はそれよりもわずかに厚い壁厚を維持することを推奨しました。キャビティについては、最大工具長対直径比を考慮し、それを超える機能を設計しないようにしてください。深いポケットが必要な場合は、それを浅いレベルに分割することで、加工を容易にすることができます。

6. 標準工具用に設計する

CNC機械はさまざまな標準切削工具を使用しており、これらの工具に合わせた部品を設計することで、コストを削減できます。たとえば、標準的な穴サイズ（6 mm、8 mm、10 mmなど）を使用すると、加工者はカスタム工具ではなく、既製のドリルビットとエンドミルを使用できます。

同様に、内角の半径は標準カッターサイズに合わせる必要があります。1 mmの半径を持つ狭い内角を設計した場合、加工者は追加のパスを実行したり、より小さく、より壊れやすい工具を使用したりする必要がある場合があります。一般的な工具直径を念頭に置いて設計することで、より迅速で経済的な製造プロセスを確保できます。

7. 機械の能力を理解する

ウェビナー中に提起されたもう1つの重要なポイントは、CNC機器の能力を理解することの価値でした。すべてのCNC機械が同じではありません。一部のショップは3軸機械を使用しているかもしれませんが、他のショップは5軸加工またはスイス旋盤を専門としています。

設計者は、製造パートナーと協力して、彼らの機器が何に対応できるかを理解する必要があります。たとえば、ある機能が5軸機械でのみ加工できるが、3軸で機能するより単純な代替案が存在する場合、コスト削減は大幅になる可能性があります。利用可能な機械の強みに合わせて設計することは、コストを削減するためのスマートな方法です。

8. フィレットを有利に利用する

鋭い内角は加工が難しく、加工時間が増加し、工具の摩耗や破損のリスクがある小径工具が必要です。可能な限りフィレット（丸みを帯びた移行）を追加すると、工具がより効率的に移動し、最終部品の応力集中が軽減されます。

ウェビナーでは、専門家は、正方形の形状が絶対に必要でない限り、内角に十分なフィレットを使用することを推奨しました。このヒントは、加工性を向上させるだけでなく、工具寿命を延ばし、部品の機械的強度を高めます。

9. 二次工程を検討する

最終的な形状や部品の仕上げを実現するには、CNC加工だけでは不十分な場合があります。陽極酸化処理、熱処理、研削などの加工後の工程は、価値を追加するだけでなく、遅延と追加コストも発生させます。

設計段階では、そのような工程の必要性を最小限に抑えるようにしてください。表面仕上げが重要な場合は、必要な領域のみを指定してください。ねじが必要な場合は、標準サイズに合わせて設計し、タップの破損や手直しを避けるために、必要に応じてねじインサートを使用してください。

10. 早期に試作し、頻繁に反復する

最後に、ウェビナーでは試作の重要性が強調されました。物理的な試作品は、CADでは見つけにくい設計上の欠陥や加工上の課題を明らかにします。迅速なCNC試作により、コストを管理しながら反復的な改善が可能になります。

早期の試作により、公差、表面仕上げ、組み立ての適合性、および全体的な設計ロジックを検証できます。これにより、量産が開始された後のコストのかかる再設計のリスクが軽減されます。

結論

「コスト削減、品質維持」ウェビナーは、CNC加工プロジェクトを最適化しようとしている設計者やエンジニアに、貴重なアドバイスを豊富に提供しました。スマートな設計選択は、コスト、効率、製品品質に大きな影響を与える可能性があります。形状を単純化し、適切な材料を選択し、標準工具を使用し、加工者と緊密に連携することで、設計者は無駄を削減し、リードタイムを改善し、優れた部品性能を維持できます。製造可能性のための設計は、イノベーションを妥協することではなく、そのイノベーションを実用的で、手頃な価格で、スケーラブルにすることです。航空宇宙部品、自動車部品、カスタムエンクロージャのいずれに取り組んでいる場合でも、これらの原則を適用することで、競争力を維持し、常に最高品質の結果を提供できます。