コンピュータ数値制御 (CNC) 機械加工は、複雑な部品の中規模から大量生産に最適な、汎用性の高い高精度の従来の製造プロセスです。 CNC加工 材料を取り除く製造技術です。さまざまな形状とサイズの鋭利な切削工具を使用し、コンピューターによって正確に制御されます。と CNC マシン ラピッド プロトタイピング、メーカーは特定の用途向けのプロトタイプと耐久性のある部品を迅速に作成できます。

材料の選択は、あらゆる製造プロセスにおいて非常に重要な部分ですが、エンジニアと製品チームは、CNC 加工用の材料を選択する際に特に注意を払う必要があります。このプロセスは、金属からグラスファイバー、木材に至るまで、さまざまな素材と互換性があるため、プロジェクトに十分な素材を誤って選択してしまいがちです。この記事では、CNC 加工材料の選択に関する重要な考慮事項に触れ、いくつかの一般的なオプションの概要を説明します。

CNC 加工材料を選択する際の重要な考慮事項

材料の選択の詳細に入る前に、製品チームはまずプロジェクトの要件を把握する必要があります。次の 4 つの質問を検討することから始めます。

1. 部品はどのように使用されますか?

エンジニアは、部品の最終用途と使用場所を考慮する必要があります。これらの要因は、材料の選択に大きな影響を与えるからです。たとえば、ステンレス鋼と炭素鋼はどちらも CNC 加工に適していますが、ステンレス鋼だけが本来耐食性があります。ここで間違った種類の鋼を選択すると、部品の寿命が短くなります。 FDA、FAA、および業界固有の規制も念頭に置く必要があります。

2. 体重は重要ですか?

部品を軽量にする必要がある場合 — 部品の製造における一般的な要件 自動車および航空宇宙アプリケーション — 利用可能な低密度金属オプションがたくさんあります。メーカーは、強度を犠牲にしても構わないと思っている場合は、重量を抑えるために ABS のようなプラスチックの使用を検討することもできます。

3. 高強度や耐熱性は必要ですか？

強度はさまざまな方法 (引張強度、耐摩耗性など) で測定できるため、エンジニアはどのような強度がどの程度重要であるかを判断する必要があります。これらのパラメーターは、実行可能な材料のプールのサイズに影響を与えます。同様に、温度要件は特定の材料を最初から除外します。エンジニアは、ほぼすべての材料が温度変化に応じて膨張または収縮するため、パーツが変動する温度にさらされるかどうかについても考慮する必要があります。

4. プロジェクトの予算は?

材料費はほとんどの場合、材料の選択に影響します。ほとんどの製品チームの目標は、費用を最小限に抑えながら、必要な材料特性と性能を最大化する材料を選択することです。このプロセスでは比較的大量のスクラップ材料が生成されるため、CNC 機械加工に関しては、材料費が特に重要です。特殊金属などの一部の材料は非常に高価であり、スクラップ材料の出力を考慮すると、プロジェクト全体の費用対効果に大きな影響を与える可能性があります。エンジニアは、最終的な決定を下す前に、予算を慎重に評価する必要があります。

CNC マシンで使用できる材料は何ですか?

より良い質問は、実際に使用できない材料は何かということかもしれません. CNC マシンは、考えられるほぼすべての材料を切断します。 CNC マシンではさまざまな材料を使用できますが、最も一般的に使用される材料は次のとおりです。

金属: アルミニウム、真鍮、スチールなど

プラスチック: アセタール (POM)、アクリル (PMMA)、ポリカーボネート (PC)、ポリプロピレン (PP) など

木材: 広葉樹、合板、針葉樹など

フォーム: カービング フォームやリジッド フォームなど、より軽量でありながら耐久性が高い傾向にあります。

機械加工に十分な硬さの金属やプラスチックなど、あらゆる材料を CNC 製造に使用できるため、製品チームは選択の余地がありません。この短いリストは、今日の CNC 製造で使用される最も一般的な金属材料の一部を簡単にまとめたものです。

• ステンレス303 – おそらく、ステンレス鋼 303 について知っておくべき最も重要なことは、それが他のステンレス鋼と非常によく似ているということです。そのため、材料をテストして、実際にステンレス鋼 303 であることを確認することが不可欠です。他のステンレス鋼材料は非常に簡単に残ります。これは製品にとって理想的ではありません。材料の製造に硫黄が使用されているため、ステンレス鋼 303 は冷間成形や熱処理には適していません。この材料は、ナット、ボルト、シャフト、ギアに最もよく使用されます。
• ステンレス304 – 18/8 と呼ばれることもあるステンレス鋼 304 は、ステンレス鋼の最も一般的な形態です。 304 は非常に強靭で、非磁性で、機械加工が容易で、通常は耐食性があるため、産業、建築、自動車で使用されるキッチン アクセサー、タンク、パイプに最適です。それは、さまざまな民生用および工業用部品に見られ、製品。 303 と 304 ステンレスはほぼ同じ冶金です。303 は通常、機械加工を容易にするために少量の硫黄含有量を持ち、通常は丸棒材のみに使用されます。一方、304 は主にシート、プレート、フラット ストック用です。これらの 2 つの材料は効果的に交換可能です。
• ステンレス鋼 316 – 多くの場合、海洋グレードのステンレス鋼と見なされる 316 は、頑丈で溶接が容易です。この材料は非常に耐食性が高く、建築、船舶用フィッティング、工業用パイプ、自動車用途に最適です。
• アルミニウム 6061 – これは、最も一般的な汎用アルミニウム グレードであり、通常、自動車部品、自転車フレーム、スポーツ用品、RC 車のフレームなどに使用されます。他のアルミニウム合金と同様に、優れた強度対重量比を持ち、自然に大気腐食に耐性があります。この材料は優れた加工性と機械加工性を備えていますが、他の金属よりも高価になる可能性があります。また、塩水やその他の化学物質にさらされると性能が低下するため、製品の使用方法によっては注意が必要です.
• アルミニウム 7075 – アルミニウム グレードの上限にある 7075 は、最も強度の高いアルミニウム合金の 1 つです。アルミニウム 7075 は 6061 とは異なり、強度があるため加工性が平均的であり、困難で複雑な形状に曲げることは困難です。この材料は、高強度のレクリエーション機器、自動車および航空宇宙フレームなど、定期的な応力を受ける金属を必要とする用途に最適です。ただし、溶接が必要な場合は避けてください。
• マグネシウムAZ31 – アルミニウムと亜鉛の合金であるマグネシウム AZ31 は、同等の強度を持つアルミニウムよりも最大 35% 軽量です。ただし、この材料は通常より高価であり、航空機の部品によく使用されます。材料は機械加工が容易ですが、可燃性があります。軽量で強度が高いため、ラップトップ ケース、電動工具、カメラ ボディなど、家の中でよく使用されます。
• 炭素鋼 1045 – この強くて丈夫な素材は軟鋼のグレードであり、多くの場合、ステンレス鋼よりも安価です。材料は硬化、熱処理が可能なため、機械加工や溶接が容易です。ナットやボルト、ギア、シャフト、コネクティング ロッドなど、高度な靭性と強度を必要とする産業用途や機械部品で最もよく使用されます。
• チタン – おそらく、その高強度、軽量、および靭性で最もよく知られているチタンは、簡単に溶接でき、 保護と外観のために陽極酸化.ただし、熱はよく伝導しますが、よく磨かれず、電気をよく通しません。この材料は通常、他の金属よりも高価です。地球の地殻に豊富に存在しますが、精製するのは困難です。軍事、航空宇宙、産業、生物医学のアプリケーションで最も一般的に使用されています。
• 真鍮 – 真鍮は、主にその柔らかい素材と加工しやすさから、配管継手、室内装飾品、楽器によく使用されます。真鍮は光沢が強いため、化粧品によく使われ、家の装飾に使用するのに適した素材です。また、他の金属と衝突してもスパークしないため、爆発の可能性がある環境での使用に最適です。快削真鍮は歴史的に機械加工を助けるために鉛を加えていましたが、現在は鉛なしで見つけることができます.通常、ネーバル ブラスは「快削」ブラスよりも機械加工がはるかに困難ですが、非常に高度に研磨することができます。また、海での腐食に対して自然に耐性があります。

材料の選択に関する専門家のアドバイスを利用する

これは完全なリストではありませんが、CNC 機械加工が、問題の部品に最適な材料を選択するためにプロジェクトの要件を徹底的に評価する必要がある、非常に用途の広い製造プロセスであることは明らかです。それでも、コスト、品質、時間の理想的なバランスを実現するのは難しい場合があります。

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