CNCルーティングとは
CNC加工 ルーティング、フライス加工、旋削加工など、いくつかの種類のプロセスがあります。CNCルーティングは、柔らかい材料の切断、彫刻、穴あけ、成形に使用される機械加工プロセスの一種です。
CNCルーターは、木材、プラスチック、フォーム、アルミニウム、真鍮、その他一部の軟質金属などの材料を彫刻・成形します。ただし、CNCフライス盤と比較すると、移動軸と工具の到達範囲が限られています。
CNC ルーティング プロセス、その利点と用途、ツール、ルーターの種類、ルーティングとフライス加工の違いについて説明します。
CNCルーティングとは何ですか?
CNCルーティングプロセス
これはCNC指令に基づいて材料を切断、成形、彫刻する加工プロセスです。他のCNCプロセスと同様に、2Dまたは3D CAD設計がプロセスの青写真として使用されます。
ルーティング加工は、CNCルーターマシンで行われます。このマシンは、大型のワークベッドと回転するルータービットを備えており、材料を成形します。これにより、薄板や大型の材料シートの加工が可能になります。
高い軸とは異なり CNCフライス盤CNCルーティングは通常、3軸または5軸の動きを伴います。そのため、複雑な形状を作成できる能力には限界があります。しかし、複雑で大きなパターンの彫刻に関しては、フライス加工や旋盤加工よりも優れた性能を発揮します。
CNCルーティングプロセスの段階/ステップ
CNCルーターの仕組みを理解するには、 設計作成、CNCプログラミング、ルーターのセットアップと位置決め、加工プロセスなどのルーティング手順を見てみましょう。 後処理.
デザイン制作
まず、希望する部品の詳細な2Dおよび3D設計を作成し、寸法、機能、その他の特性を概説します。設計においては、複雑さと製造可能性を考慮することが不可欠です。
3D モデルを準備するには、AutoCAD、Solidworks、CATIA、またはその他の関連するコンピュータ支援設計ソフトウェアを使用できます。
CNCプログラミング
CNC Gコード
デジタル命令を記述したファイルはCNCプログラミングと呼ばれ、 CNC Gコード およびMコード行。プログラムは通常、CAMソフトウェアで生成されます。
素材の選定
材料の選択にはいくつかの考慮事項があります。まず、材料の機械的特性と物理的特性がアプリケーションの要件を満たす必要があります。次に、加工性、運用要件、そしてコストも考慮する必要があります。
ルーターのセットアップと配置
工具とワークはスピンドル／ルーターと機械ベッドに固定されます。次に、ビットをワークに対して(0,0,0)に配置します。同時に、適切なルーティングツールの種類と工具材質を選択することも重要です。ワークバーが硬い材料の場合は、硬質コーティングされた工具を検討してください。
CNCルーティングプロセス
CNCルーティングプロセスは、事前に設定されたパラメータとツールパスに厳密に従って開始されます。回転ビットがワークに噛み合い、材料を正確に削り取ります。
機械加工プロセスは自動化されていますが、チップの形成や工具の摩耗など、プロセスを厳密に監視する必要があります。
後処理
所望の形状が得られたら、サンドブラストや研磨などの後加工により、仕上げと寸法精度が向上します。さらに、部品によっては熱処理、接着剤の塗装、その他の工程が必要となる場合もあります。
品質管理
仕上げと後処理工程が完了すると、CNC加工された部品は品質管理工程に送られます。この工程では、様々な特性の試験と寸法精度の検証が行われます。これらの工程では、CMM、マイクロメーター、キャリパーなどの機器が使用されます。
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CNCルーターマシンとそのコンポーネント
CNCルーター
CNCルーターマシンは、コンピュータ制御の切削加工装置です。様々な切削工具を用いて、軟質材料を成形、彫刻、穴あけ、彫刻します。工具は回転するスピンドルに取り付けられ、固定されたワークに沿って移動することで材料を削り取り、設計通りの形状を実現します。
グランティ構造は、機械の剛性を高め、安定した動作を実現しました。そのため、設計上の特徴に応じて交換が必要なルーティングツールセットが用意されています。高度なCNCルーターには、ツール交換のための自動機構が搭載されている場合があります。
構造フレーム、加工ベッド、スピンドル、スティーパーまたはサーボ モーター、CNC コントローラー、切削ツールなどの CNC ルーター コンポーネントをいくつか見てみましょう。
CNCルーター部品
構造フレーム
CNCルーターマシンは、ガントリー型の構造フレームを備えています。フレームの各部品は高強度鋼またはアルミニウム合金で作られています。フレームの主な機能は、スピンドルなどの他の部品を固定し、切削力に耐えることです。また、加工時の振動を吸収する役割も担っています。
加工ベッド
この部品はワークをクランプし、加工のための領域を提供します。つまり、加工ベッドとは、Tスロットなどのクランプ機構を備えた平面を指します。確実なワーク保持に加えて、精密なツールパス移動をサポートする電子センサーが装備されている場合もあります。
スピンドル
ルータースピンドル
スピンドルは、チャックまたはコレットに切削工具を取り付ける部品です。強固で剛性が高く、工具を最大10000rpm、あるいはそれ以上の回転速度で回転させるための回転軸とベアリングを備えています。CNCシステムは、接続されたサーボモーターを制御・制御し、スピンドルをX、Y、Z軸に沿って動かします。
ルーターとスピンドルの違いは、ルーターは剛性が低く、消費者向けの機械加工であるのに対し、 スピンドル より高い精度と耐久性を実現するために設計された産業グレードのモーターです。
急勾配またはサーボモーター
モーターは、CNC指令に基づいてスピンドルまたはガントリーを動かすために使用されます。CNCシステムは位置を制御し、フィードバックに基づいて調整を行います。モーターはステッピングモーター、サーボモーター、またはその両方を使用できます。サーボモーターはより高精度で、産業用ルーターに使用されています。一方、ステッピングモーターは趣味用やデスクトップルーターに使用されています。
CNCコントローラ
CNCルーターマシンの頭脳であり、ツールパス、ツールの動き、切削速度、深さ、その他の加工変数を制御します。その結果、ツールの動きを制御するサーボモーターが調整されます。
CNCコントローラには、CNCプログラム入力、駆動回路用のポートがあり、生成されたGコードとMコードを解釈して対応する機能があります。 CAMソフトウェア.
切削工具
CNCルーティングビット
CNCルーティングで使用される切削工具にはいくつかの種類があり、それぞれ異なる加工操作と特徴を備えています。CNCルーティングによく使用される工具としては、バスビット、ノーズビット、Vビット、コンプレッションビット、ストレートフルートカッター、エンドミルカッターなどがあります。
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CNCルーターの種類
CNCルーターの種類
市場には、その機能と特定の製造目的に基づいて、さまざまな種類のCNCルーターが存在します。デスクトップルーター、産業用ルーター、多軸ルーターなどが含まれます。
デスクトップルーター
デスクトップルーターは、小型部品の加工に特化した小型機械です。狭いスペースやテーブルの上に設置できるため、小型部品の加工、DIYプロジェクト、趣味の作業などに最適です。
産業用CNCルーター
このタイプのルーターは強力で、大型部品の成形や彫刻が可能です。自動車、製造、航空宇宙などの分野で、高精度で工業グレードの部品を製造するために使用されます。また、産業用CNCルーターは加工速度も速く、多様なルーティングプロジェクトで使用できます。
多軸CNCルーター
多軸CNCルーターとは、3軸、4軸、または5軸の移動機能を備えたルーターマシンを指します。スピンドルは複数の軸にわたって移動し、複雑な形状を成形します。さらに、フライス加工、切削、ねじ切り、穴あけ、彫刻などの加工も多軸ルーターで行うことができます。
ホビーCNCルーター
名前の通り、このタイプのルーターは趣味人や学生がDIYプロジェクトに使用します。また、小規模な工房では、小規模な木工作業にも使用されることがあります。そのため、コストパフォーマンスが高く、コンパクトな設計になっています。ルーティングの基礎を学びたい方には、このタイプのルーターが最適です。
ATC（自動工具交換装置）CNCルーター
これらのタイプのルーターは自動工具交換機構を備えています。CNCコードに従って、工具を同時に交換することで、穴あけ、プロファイリング、ねじ切り、突っ切りなどの加工を行うことができます。さらに、ATCルーターはセットアップ時間を短縮し、複雑な多機能部品の加工を可能にします。
ネスティングベースCNCルーター
これらのルーターは、シート材上に部品を密に配置できるため、無駄を最小限に抑えることができます。バキュームテーブルと最適化されたツールパスと組み合わせて使用します。ネストルーターは、キャビネット、家具、看板などの製造で人気があります。
CNC ルーティングに使用できる材料は何ですか?
CNCルーターは木工でよく使用されますが、さまざまな加工も行えます。 CNC加工材料プラスチック、複合材、一部の軟質金属など、様々な材料に対応します。材料適合性の主な欠点は、硬化鋼やチタン合金などの硬質材料を加工できないことです。
木材（針葉樹、広葉樹、合板）
CNCルーティングで最もよく使用される材料は木材で、軟材、硬材、合板などがあります。硬材は低速の送りと鋭利な超硬カッターを必要としますが、合板や軟材はアップカットビットまたはコンプレッションビットで加工します。
アクリル（PMMA）
PMMA部品
アクリルは光沢のあるガラスのような素材です。ルーティング加工では、溶解やリフローを防ぐため、シングルフルート、Oフルート、または圧縮ビットを用いて加工します。その後、スピンドルを高速回転させることにより、チッピングを低減し、滑らかなエッジを形成します。
ABS
ABSは耐久性に優れた熱可塑性樹脂で、機能プロトタイプや標識に最適です。ABSのルーター加工には、切削片の除去性に優れた鋭利な2枚刃カッターが一般的に使用されます。ただし、排気ガスを防ぐために適切な換気を確保することも重要です。
アルミニウム合金
アルミニウム合金は硬度が低いため、超硬工具で切削加工できます。滑らかな切削加工には、高い主軸回転速度と送り速度が必要です。用途に応じて、7075、6061、2020などの材種をお選びいただけます。
真鍮
真鍮は一般的に装飾部品や精密部品に使用されます。真鍮のルーティング加工では、鋭利な超硬工具またはHSS工具、適度なスピンドル回転数、そして正のすくい角を使用します。真鍮は重いため、振動を防ぐために堅牢なセットアップが必要です。また、切りくず除去のために、最小限のクーラントまたはエアブローが必須です。
CNC ルーティング プロセスでは、次のいずれかの材料を使用できます。
- ハードウッド
- 針葉樹
- 合板
- MDF
- Acrylic
- Polycarbonate
- ABS
- アルミニウム合金
- 真鍮
- 発泡材：
- ラバー
CNC材料にさらに興味がある場合は、さまざまな CNC加工用のプラスチックの種類 こちらをクリックしてください。
CNC ルーターの用途は何ですか?
CNCルーティング部品
CNCルーターは、様々な業界で材料の成形、切断、穴あけ、彫刻、エングレービングに使用されています。木材加工、看板、広告板、彫刻制作などには欠かせない存在です。
以下の表は、CNC ルーターのアプリケーションを例とともに概説しています。
| 分類 | ルーターを使用する理由 | 用途例 |
| 木工 | 精密なカット、複雑なデザイン、無駄の削減 | キャビネット、家具、モールディング、木製看板、彫刻パネル |
| 広告運用 | 生産速度、低コスト、プラスチック/アクリルに対応 | アクリルロゴ、POSディスプレイ、3D文字、ライトボックス、プロモーションプレート |
| 標識とボード | きれいなエッジと一貫したバッチ | 案内標識、店舗ロゴ、立体看板、チャンネルレター |
| 自動車部品 | 試作、治具、カスタムパターン、文字 | ダッシュボード、トリムパネル、ブラケット、ボディモールド、カスタムカバー |
| 金型製作 | 正確な金型、滑らかな仕上がり | 金型、射出成形金型、砂型鋳造金型のパターン。 |
| 海洋産業 | 大型パネル、繰り返し可能な3D形状、低コスト | デッキパネル、キャビネット、内装部品 |
| 装飾品 | 精巧な彫刻、特注品、低価格の小ロット | 壁アート、スクリーン、時計、ランプシェード、装飾的な額縁、室内装飾 |
CNCルーターは、本格的な工業生産に加え、美観と機能を兼ね備えた試作にも欠かせない存在です。消費財、電子機器、建築要素、装飾品などのラピッドプロトタイピングにおいて、CNCルーターは迅速かつ費用対効果の高いソリューションを提供します。
CNCルーティングの利点
CNCルーティングは、高い精度、再現性、広い加工ベッド、迅速なターンアラウンド、そして多様なツールオプションを提供します。これらについて簡単に説明しましょう。
- より低いコストで： CNC ルーティングは、生産速度が速く、セットアップ コストが低いため、柔らかい材料をフライス加工するよりも安価です。
- 2.5Dおよび3Dシェイプ: さまざまな種類のルーティングツールを使用して、シートを切断したり、パターンを彫刻したり、3D 形状を作成したりできます。
- 大型加工ベッド： 加工ベッドのサイズは CNC ミルに比べて大きいため、大きなワークピースの成形や彫刻が可能です。
- 精度と再現性: CNCルーターは±0.0025mmという極めて厳しい公差を実現できます。さらに、工程をコンピュータ制御することで、寸法の一貫性が保たれた部品を製造できます。
- より迅速な生産: 材料除去の自動化と高度な自動ツールチェンジャーにより、機械のダウンタイムが短縮され、生産速度と効率が向上します。
- より幅広いツールオプション: CNC ルーターには、さまざまな複雑な設計に対応できる多彩なツール オプションがあります。
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- 製造のための設計ガイド
- 航空宇宙部品製造
さまざまな CNC ルーティング操作とは何ですか?
CNCルーティングにはいくつかの種類があり、それぞれ異なる材料除去メカニズムと特定のフィーチャを作成する機能を備えています。これには以下が含まれます。
これらがいつ使用されるかを見てみましょう。
| 操作 | メカニズム | あなたが使用します |
| プロファイリング | ツールはパーツのアウトライン (内側/外側オフセット) に沿って、複数のパスでプロファイルを作成します。 | 部品のアウトラインをカットし、エッジをトリムし、ブランクおよびキャビネット パネルにサインします。 |
| ポケット加工 | ビットが回転して材料をドリルで穴あけし、ポケットを作成します。 | 内部の空洞、ハードウェア用の凹部、軽量化 |
| 訓練 | ドリルまたはプランジ可能なエンドミルは、貫通穴や止まり穴を作成するために使用されます。 | ファスナー穴、治具穴、位置決め機能。 |
| スロッティング | 狭いビットツールパスはスロットまたは溝を作成します | T スロット、配線チャネル、スライディング フィット。 |
| V溝加工 | V ビットは深さに応じて幅が変わります (2.5D V カーブ ツールパス)。 | 看板の文字、装飾的なフルート、シートの折り目 |
| 彫刻 | 小径またはVビットは浅く高解像度のパスで表面を彫刻します | テキスト、ロゴ、細かいディテールのパターン |
| 3D彫刻 | ボールノーズ/テーパーツールを使用した一連の X/Y/Z パスを使用して 3D 輪郭を生成します。 | 彫刻、鋳型、複雑な表面の特徴。 |
| 向い | 幅広のカッターまたは複数の重なり合うパスにより、材料表面全体の薄い層が除去されます。 | スポイルボードを平らにし、コーティングを除去し、端面を準備します |
| 面取り | 面取りのために、角度付きツールパスまたはVビットがエッジを通過します。 | 装飾的なエッジ、組み立て準備、面取りされたジョイント。 |
CNC ルーティングに必要なツールは何ですか?
CNCルーティングでは、加工を実行し、所定の仕様の部品を製造するために、3種類の工具が必要です。切削工具、ワーク保持工具、そして品質管理工具です。これらの工具はそれぞれ、加工プロセスにおいて独自の役割を果たします。
切断、ワーク保持、品質管理ツールについてさらに詳しく説明します。
切削工具
ワークピースに直接接触して材料を除去し、設計通りの形状を作ります。ルーティング加工では、エンドミル、Vビット、ストレートカットビット、ボールノーズカッター、コンプレッションビット、スパイラルビットなどの切削工具が使用されます。
ワーク保持ツール
これらの工具は、加工ベッド内の作業場とスピンドル上の工具を固定するために使用されます。アライメントと安定性を確保するだけでなく、オペレーターの安全確保にも重要な役割を果たします。主なワーク保持工具としては、Tスロット固定具、メカニカルクランプ、バイス、バキュームホールドダウンシステム、トグルクランプ、ステップクランプ、ネジ＆ボルト、ネイルガンなどがあります。
品質管理ツール
CMMプローブ
品質管理ツールはさらに2種類に分類できます。加工前にセットアップの調整に使用するツールと、加工後に旋削加工された部品を検査するツールです。これらのツールの役割は、製造された部品の寸法精度と全体的な品質を確保することです。
品質管理ツールの例としては、ダイヤルインジケータ、テストインジケータ、エッジファインダー、タッチプローブ、ツール長セッタ、キャリブレーションブロック、レーザーキャリブレーションシステムなどがあります。
CNCルーティングコストに影響を与える要因
CNCルーターの初期導入コストは比較的安価で、業界標準のルーターは約200000万ドルです。ただし、生産量あたり、時間あたり、またはプロジェクトあたりのコストは、さまざまな要因によって異なります。
以下のリストは、CNC ルーティング コストに影響を与える一般的な要因の概要を示しています。
- 使用している CNC ルーターの機能が高くなるほど、軸マシンのコストが高くなります。
- 複雑な機能には特殊なツールパス戦略が必要となり、コストが高くなります。
- 材料の種類もコストに影響します。例えば、硬い材料は特殊な工具が必要になり、柔らかい材料よりも時間がかかります。
- 部品にさらに高い精度と細かい表面仕上げが必要な場合は、コストも増加する可能性があります。
- コストは、サービスをアウトソーシングする国によっても異なります。一般的に、アジアと北米のメーカーの方がコスト効率が良いです。
CNCルーティングで避けるべきミス
わずかな逸脱や工程ミスが、不良品や完全な故障につながる可能性があります。そのため、CNCルーティングでは、適切な送り、工具の種類、緩いクランプの選択、定期的なメンテナンスなど、避けるべきミスがいくつかあります。
- 送り速度が正しくありません: ワークの材質と実行する旋削操作に基づいて、正しい送り速度とスピンドル速度に注意してください。
- ツールタイプが間違っています: 適切なツールを選択する必要があります。そうしないと、不正確さやツールの摩耗が発生します。
- セットアップと調整: 適切な締め付け力でワークピースを固定します。締め付けが緩いとたわみが生じ、締め付けが強すぎるとワーク材料の表面が損傷する可能性があります。
- キャリブレーションを無視: 機器とツールを使用して、CNC 旋削部品のセットアップと品質を調整します。
- 不定期メンテナンス: CNC 旋盤の定期的かつ予防的なメンテナンスを怠らないでください。
CNCルーティングの平均所要時間
CNCルーティング範囲の時間範囲 数分から12時間単純な 2D プロファイルを作成する場合は、多軸ルーターで 10 分以内に完了する可能性がありますが、大規模で複雑なデザインを彫刻するには数時間かかる場合があります。
CNC ルーティングの時間範囲に影響を与える一般的な要因としては、ワーク材料の種類、設計上の複雑な特徴、使用する CNC ルーターの種類、マシンのダウンタイム、ツール パスの複雑さ、および切削深さなどがあります。
CNCルーティングとフライス加工
CNCフライス加工プロセス
CNCルーター加工とフライス加工は、重複しながらも異なる役割を担っています。ルーター加工は、スピンドルの高回転数、大きなベッド、そして柔らかい材料の迅速な材料除去を重視しています。一方、フライス加工は高い剛性とトルクを提供し、Z軸の柔軟な移動を可能にします。
ルーティングとミリングの主な違いの比較表を見てみましょう。
| 機能 | CNCのルーター | CNCミル |
| 材料 | 柔らかい素材：木材、プラスチック、フォーム、アルミニウム | 柔らかい素材と硬い素材 |
| 構造の剛性 | ガントリーが軽くなり、剛性が低くなる | 重くて硬いフレーム、高い切削力 |
| スピンドル | 高回転、低トルク | 低回転、高トルク |
| 公差 | 中程度の許容範囲 | ミクロンレベルの高いものも可能 |
| 用途 | 標識、家具、パネル、装飾象嵌 | 精密金型、航空宇宙・医療部品、試作品 |
Bodaの多用途CNC加工サービス
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結論
CNC旋削は、軟質材料の成形、切断、彫刻、エングレービングに使用できる汎用性の高い製造プロセスです。このコンピュータ制御プロセスは、優れた精度と一貫性を実現します。しかし、 技術的 描画 CNC ルーターの能力を最大限に活用するには、加工パラメータの設定と適切なタイプのツールの選択が不可欠です。
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FAQ
CNC ルーティングはどのように機能しますか?
CNC旋削加工では、CNCプログラムによって制御された回転工具を用いて材料を切削します。スピンドルはX、Y、Z軸に沿って移動し、目的の部品/製品が完成するまで工具パスに沿って移動します。
CNC ミリングと CNC ルーティングの違いは何ですか?
CNCフライス加工とルーティング加工の主な違いは、加工できる材料です。フライス加工は硬い材料に対応しますが、ルーティング加工は木材、プラスチック、軟質金属に適しています。
CNC ルーティングにはどのくらいの時間がかかりますか?
CNCルーティングは高速加工プロセスです。ただし、正確な時間はサイズ、設計の複雑さ、材料の種類、必要な精度、仕上げの品質によって異なります。