CNC ミリング プロトタイピングにより、CAD 設計を正確なプロトタイプに素早く変換できるため、大量生産前に設計上の欠陥を早期に検出して修正できます。
CNCフライス加工によるプロトタイピング が最適です オンデマンド製造 短期間でプロトタイプを作成するプロセス。最終製品の実体があり、見た目にも魅力的なモデルを作成するために、小規模生産で広く使用されています。したがって、CNC フライス加工は、コンピューター支援設計プログラムからの設計を現実のものにするための技術として定義できます。CNC フライス加工プロトタイピングにより、メーカーは設計で発生する可能性のある問題を特定し、実際の生産に進む前に修正することができます。
CNC ミリングプロトタイピングが重要なプロセスである理由は何ですか?
精密CNCフライス加工
CNCフライス加工は、 ラピッドプロトタイピング なぜなら、精密だからです。精度は、工作物と切削工具のコンピューター制御の動きを適用することで達成されます。これらの高度な制御により、あらゆる方法で設計がチェックされ、プロトタイプが実際の製品にできるだけ近くなるようにすることができます。さらに、フライス加工はスピーディーなプロセスです。射出成形などの他の技術と比較した CNC プロトタイプ加工のもう 1 つの利点は、射出成形の場合のように金型の準備に数か月もかからないことです。製品の 3 次元コンピューター支援設計モデルの作成から始まります。次に、このモデルは、CNC マシンを制御する G コードを含む CAM ファイルに変換されます。
CNCフライス加工プロトタイピングの限界
ただし、CNC ミリングには次のような欠点もあります。
幾何学的制約:
CNC フライス盤は外部から操作するため、作成できる内部形状の種類は限られます。その他の付加製造は、部品を内側から外側に構築するため、複雑な形状に適しています。
減算プロセス:
CNC フライス加工は、最終製品を得るために材料を除去する必要があるため、減法製造の一種です。このため、層状に、または積層して製品が構築される加法プロセスよりも多くの材料が使用される可能性があります。したがって、使用される材料の点では、CNC フライス加工の方がコストがかかる可能性があります。
コスト要因:
3D プリントと比較すると、ラピッド プロトタイピング CNC ミリングは、使用する材料のコストが高いため、比較的コストがかかります。ただし、精度が高く、使用できる材料の種類が広いため、追加コストは正当化されます。ただし、3D プリントは PLA などの安価な材料に限定されており、すべてのプロトタイピングのニーズを満たすことができない可能性があります。
必要な技術的専門知識:
その CNC ラピッドプロトタイピング フライス加工には、CAD ファイルの設計と CNC 機械の操作に関する技術的なスキルが必要です。これらはすべて、プロトタイピングに役立つ関連スキルです。
CNC ミリングがプロトタイピングに適している理由
CNCフライス加工プロトタイプ部品
CNC フライス加工は、さまざまな理由からプロトタイピングに最適なオプションです。まず、結果を出すときに非常に高い精度と精密さを実現します。これは、ワークピースとフライス加工ツールの動きを制御するコンピューター制御の適用によって可能になります。これらの制御は、設計のあらゆる側面に焦点を当て、プロトタイプが最終製品と一致するかどうかを検証します。
プロトタイプ作成に CNC フライス加工を利用するもう 1 つの利点は、高速であることです。これは、金型や許容誤差の準備に数か月かかる射出成形などの他のプロセスとは異なります。
CNC フライス加工では、製品の 3D CAD モデルを使用して CAM ファイルに変換します。これらのファイルは、CNC フライス加工機による設計のプロトタイプ作成プロセスで使用される G コード ファイルです。
CNCフライス加工プロトタイピングオペレーション
CNC ミリング プロトタイピング操作の分類は次のとおりです。
CNC フライス加工にはプロトタイプを作成するためのいくつかの操作があり、使用する操作の種類は、設計の複雑さや使用する材料の種類などの要因によって異なります。
フライス加工
CNCフライス
CNC フライス加工では、ワークピースを切断した後、フライス盤で部品の試作品を作成します。これは、切削工具が複数のポイントで、1 回転でワークピースをさまざまな形状とサイズに切断する材料除去プロセスです。設計の複雑さの度合いによって、行う切断の種類の深さとフライス盤の軸の数が決まります。より複雑な操作では、フライス盤で操作に軸を追加して、切断の精度と汎用性を高めることができます。
CNC旋盤
CNCは部品を回しました
旋削は主に旋盤で行われますが、一部の CNC フライス盤でも行うことができます。この操作では、切削工具を固定したままワークピースを回転させ、材料を切り取って円筒形にします。このプロセスは、プロトタイプのスキンの外側と内側に細かいディテールや単層構造を作成するのに特に便利です。
多軸フライス加工
多軸CNCフライス加工
多軸フライス加工は、多くの軸で実行できる操作であり、複雑な形状のプロトタイプを作成するのに適しています。CNC フライス盤は、操作できる軸の数に応じてさまざまなタイプに分かれます。4 軸、5 軸、6 軸、最大 9 軸まであります。機械の軸の数が多いほど、複雑な形状や部品の許容差が小さくなります。
CNC ミリングプロトタイピングの要件を評価するにはどうすればよいでしょうか?
プロトタイプ作成に CNC ミリングを使用するタイミングを決定するには、いくつかの重要な要素を考慮する必要があります。
- サイズ： プロトタイプのサイズによって、使用する材料ブロックまたはストックの種類と、使用する適切な CNC フライス盤が決まります。マシンが、製造するプロトタイプのサイズに容易に対応できることを確認してください。
- 材料： 使用する材料を選択する際に考慮するもう1つの側面は、材料のコストです。ただし、CNCフライス加工では、ABSなどの高価な材料に限定されるわけではなく、ステンレス鋼などの金属はさらに高価です。金属の中でも、 アルミプロトタイピング 比較的低コストで、さまざまな分野に優れた性能の部品を提供します。
- 仕上げオプション： 部品の仕上げオプションを選択します。機械加工された状態のままにすることも、ビーズ ブラスト、陽極酸化、メッキ処理することもできます。使用する仕上げの種類によって、プロトタイプの美的価値と使いやすさが決まります。
- 複雑： デザインの詳細レベルによって、CNC フライス加工にかかる時間が決まります。ねじ穴や彫刻されたデザインなどの追加機能の加工にはさらに時間がかかり、より多くの軸を備えたより複雑な機械が必要になる可能性があり、コストがかかります。
- 許容範囲（精度）: 許容範囲の要件が高ければ高いほど、プロセスの精度は高まりますが、これは通常、一般的なプロトタイピング プロセスに比べて時間がかかり、コストもかかります。先に進む前に、プロジェクトで必要となる精度のレベルを評価します。
- CNCフライス盤の種類: フライス盤は CNC 旋盤よりも汎用性が高いですが、一般的にコストが高くなります。ただし、フライス盤は柔軟性の点でより汎用性が高く、特に複雑なデザインの場合に優れているため、ほとんどのプロトタイプに広く使用されています。
- 数量： 試作品の数もコストに影響します。必要な試作品の数が多いほど、コストが高くなります。規模の原則により、複数の部品を製造する場合、ユニットあたりのコストが安くなります。セットアップ時間はより多くのユニットに分散されるため、より多くのアイテムを生産する方が経済的です。
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プロトタイプ用CNCフライス加工の利点
プロトタイプの作成に CNC フライス加工を検討する場合、いくつかの重要な利点により、これが好ましい選択肢となります。プロトタイプの作成に CNC フライス加工を検討する場合、いくつかの重要な利点により、これが好ましい選択肢となります。
- 高精度・高精度
CNC フライス加工により、正確で精密なプロトタイプを作成できます。これは、切削工具をコンピューターで制御することで実現します。切削工具は正確な寸法にしか動かすことができないためです。ほとんどの場合、プロトタイプに存在する間違いは、機械加工によるものではなく、設計上の欠陥によるものです。
- 高い費用対効果
CNC フライス加工は、特に少量生産で試作品を作成する場合には安価です。少量生産は、大量生産に入る前にメーカーが製品を物理的に、かつ実際に検査できるという点で便利です。この段階で欠陥が見つかった場合、大量生産中に比べて修正コストが比較的安価です。
- 一貫性と再現性
CNC フライス加工は非常に正確なプロセスであり、同じプロセスと設計が使用される場合、開発されるプロトタイプは非常に類似したものになります。この一貫性により、金型が摩耗して設計にわずかな変更が生じる可能性がある射出成形を使用する場合とは異なり、元の設計に可能な限り近いプロトタイプを作成できます。
- 素材の多様性
CNC フライス加工は、さまざまな材料を扱えるという点でユニークです。3D プリントや射出成形などのプロセスでは、使用できる材料がかなり制限されていますが、CNC フライス加工では、ほぼすべての材料に対応できます。これらの材料には、ABS、テフロン、ポリカーボネート、アルミニウム、スチール、チタン、真鍮などがあります。
- 時間節約プロセス
CNC フライス加工は時間を節約できるプロセスです。他の方法とは異なり、金型を作成する必要がないため、プロトタイプの開発が簡単かつ迅速になります。また、CAD ファイルと CAM ファイルで変更できるため設計変更も簡単で、プロトタイプは時間をかけずに簡単に再加工できます。
CNCフライス加工プロトタイプ加工用の高品質CADモデルの作成
CNC でフライス加工されたプロトタイプの精度は、使用された CAD モデルに依存します。これらの設計は、部品の外観と製造に必要な寸法の詳細を提供するため、正確な部品には正確なモデルが必要です。効果的な CAD モデルを準備するためのヒントをいくつか紹介します。効果的な CAD モデルを準備するためのヒントをいくつか紹介します。
- 適切なチェックリストの作成と遵守
まず、プロトタイプに含めるべき設計面と機能のリストを作成します。CAD ファイルを設計するときに必要なすべての機能を組み込む方が、ファイルがすでに作成されている場合よりも常に簡単です。
- 壁の厚さの最終決定
CAD 図面を作成するときは、壁の厚さが十分考慮されていることを確認してください。薄い壁は、CNC マシンでフライス加工される部品の機械的完全性を弱めるため、望ましくありません。金属部品の場合、壁の最小厚さを維持する必要があります。これは通常 8 ミリメートルが望ましいです。プラスチック部品の場合、1 ミリメートルを超える厚さが推奨されます。
- デザイン要素の最適化
キャビティや穴などの設計機能は、CNC フライス加工の性能を向上させるように設計する必要があります。たとえば、エンドミル加工では、達成可能な最大深さは通常、ツールの直径の 3 倍に相当します。したがって、キャビティの直径を正しく定義し、ツールの潜在能力に応じて制限する必要があります。
- CAD コンピュータ支援設計
プロトタイプの作成に使用する CAD ソフトウェアの種類は、作成されるプロトタイプの品質に大きく影響します。作業の種類に応じて、業界によって使用する CAD ツールが異なる場合があるため、最も適切なプログラムを選択してください。たとえば、機械工学に役立つ CAD ソフトウェアの種類は、建築には役立ちません。その逆も同様です。作成するプロトタイプのニーズを満たす CAD プログラムを選択してください。
- 図面の簡素化
CAD を使用すると、さまざまな方法でプロトタイプを設計できますが、機械加工プロセスで必要な操作の数を最小限に抑えるために、設計の複雑さを最小限に抑えることをお勧めします。複雑なコンポーネントを扱っている場合は、設計をいくつかのパーツに分割して後で組み立てるようにすると、機械加工が簡単になります。
さまざまな分野でのCNCフライス加工プロトタイピングの用途
CNC フライス加工プロトタイピングは、機能的で正確なプロトタイプを必要とするほぼすべての業界で不可欠です。さまざまな業界がプロトタイピングのニーズに CNC フライス加工をどのように使用しているかを以下に示します。
医療産業
特に医療業界では、1 つのミスも許されません。CNC フライス加工は、医療機器の正確なプロトタイプの製造に使用され、あらゆる点で最終製品に似ていることが保証されます。矯正補助具、筐体、インプラント、MRI 部品などのオブジェクトは、CNC フライス加工を使用して作成され、要求どおりに機能することが保証されるため、許容レベルが低減されます。
自動車産業
CNC フライス加工は、自動車メーカーが新しい自動車部品のモデルを作成するために使用されています。このようなプロトタイプは、最終設計に組み込むには正確でなければなりません。CNC フライス加工は、船舶やトラック輸送業界などの他の輸送業界のプロトタイプの開発にも使用され、大量生産の前にすべての部品が適切な基準を満たしていることを確認します。
航空宇宙産業
CNC フライス加工は、高い精度が求められるため、航空宇宙産業の試作品製作に広く使用されています。フライス加工されるアイテムの例としては、着陸装置のポート、ブッシング、翼型などがあり、ここで試作品が作られて機能性と耐久性のテストが可能になります。このプロセスは、実際の航空機で致命的または性能を阻害する可能性のあるミスを回避するのに役立ちます。
軍事および防衛産業
軍事および防衛産業では、弾薬、車両、通信機器の試作品の製造に CNC フライス加工が使用されています。これらの試作品は、高い精度が求められる分野であるため、大量生産前に一部の部品をテストして微調整するために使用されるため、非常に重要です。
CNCフライス加工プロトタイプと射出成形プロトタイプ
CNC フライス加工と射出成形プロトタイピング技術を区別してみましょう。
部品公差
CNC フライス加工は、従来のフライス加工よりも精度が高く、許容誤差は通常 ±0.01mm 以内です。この高い精度は、制御システムが十分に開発されており、使用するツールが非常に高品質であるという事実に起因します。ただし、射出成形を使用して作成されるプロトタイプの許容誤差レベルは ±0 ～ 1mm です。このばらつきは、プロセスで使用される材料がプロセスの冷却期間中に収縮するという事実に起因します。
試作素材
射出成形は主にプラスチックとエラストマーを扱います。これには、金型の配置と、金型への溶融材料の注入が含まれます。一方、CNC フライス加工は、産業で使用されるあらゆる種類の材料で機能します。プロトタイプ作成に使用される他の材料と比較して、Boda Tech は金属、プラスチック、さらには木材にも適用できるため、さまざまなプロトタイプ要件を満たす汎用性があります。
表面品質
射出成形部品で目立つ表面欠陥には、反り、ヒケ、フロー ラインなどがあります。これらの欠陥は、プロトタイプの外観だけでなく、プロトタイプの作業にも見られます。一般的に、CNC フライス加工で製造された部品の表面仕上げは、従来のフライス加工よりも滑らかです。Boda Tech で使用されているフライス加工プロセスで使用されるツールの種類は、他のほとんどのフライス加工プロセスよりも効率的です。
CNC ミリング プロトタイプと 3D プリント プロトタイプの類似点 (Boda Tech 著)
材料消費
3D プリントは、材料をオブジェクトの作成にのみ使用するため、材料の使用が経済的です。オブジェクトをゼロから構築し、構造の次のレベルを構築するために必要なものだけを使用します。一方、CNC フライス加工では、材料は材料のブロックから切り出されるため、より多くのスクラップが発生します。このため、3D プリントは、従来の製造方法と比較して、小型プロトタイプにとってより持続可能なオプションになります。
試作コスト
3D プリントと比較すると、CNC フライス加工は若干高価です。これは、さまざまなツールが必要であり、CNC 機械への投資額も高額になるためです。ただし、3D プリントはセットアップと材料の面で安価であるため、少量または単一のプロトタイプに適しています。
サポートされている資料
CNC フライス加工は柔軟性があり、金属やプラスチックなどさまざまな材料に使用できます。Boda Tech はフライス加工サービスを提供しており、柔軟性があるため、あらゆる種類の材料に対応できます。3D プリントは主に熱可塑性プラスチックで行われ、最新のテクノロジーの助けを借りて徐々に金属に移行していますが、CNC フライス加工と比較するといくつかの欠点があります。
部品公差と靭性
CNC フライス加工には、± 0mm という高精度という利点もあります。これにより、プロトタイプのサイズが正確に決まり、長期間にわたって再利用できるようになります。たとえば、直接金属レーザー焼結 (DMLS) などの一部の技術では、許容誤差は最大 ±01mm です。DMLS は精密ですが、CNC フライス加工ほど精密でも強力でもありません。CNC フライス加工部品は通常より硬く、大きな力がかかる可能性のある用途に適しています。
より速いペースでプロトタイプを製造するための Boda Tech CNC ミリング サービス
プロリーンテックは ラピッドプロトタイピング 中国 CNCフライス加工サービスを扱う会社で、20年以上市場に参入しています。開発段階から生産段階まで高精度を保証するために、最新の技術を生産に使用しています。Boda Techに関しては、経験が特定の特性を満たす高品質のプロトタイプを開発することを保証します。最高のものを利用するには CNCプロトタイプサービスDfM レポートと詳細な見積りを取得するには、今すぐ CAD ファイルをアップロードしてください。
よくあるご質問
Q1. プロトタイプの CNC フライス加工に使用される材料は何ですか?
CNC ミリング プロトタイプの作成には、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮などの材料を使用できます。また、ABS、ナイロン ポリカーボネート、木材などのプラスチックから作成することもできます。
Q2. CNC ミリングよりも優れたプロトタイプ作成方法はありますか?
CNC フライス加工は、堅固で正確なプロトタイプを作成するときに最も有利です。ただし、最適な選択は、材料の必要性、必要な構造の必要性、および利用可能なプロジェクトによって異なります。これらの基準により、3D 印刷や射出成形など、より適切な他のプロセスが存在する可能性があります。
Q3. CNCフライス加工のコストに影響する要因は何ですか?
CNC フライス加工のコストは、部品の設計、許容誤差、フライス加工プロセスで使用される材料、使用する CNC マシンの種類、およびワークピースに必要な表面仕上げの種類によって異なります。