CNC加工は、非常に正確で柔軟性があり、効率的な加工プロセスです。CNC加工は、厳しい公差で複雑な部品を製造できます。従来の手作業による加工と比較して、CNC加工は高度な自動化を実現しています。アルミニウムやステンレス鋼などの金属、プラスチック、複合材など、様々な材料の加工が可能です。この記事では、Yonglihao Machineryがプロセス、材料の適合性、そして用途について詳しく解説します。将来の部品加工において、最適な選択を行うお手伝いをいたします。
目次
CNC加工プロセス
現代の製造業では、CNC 加工には主に 3 つのプロセスがあります。 CNCフライス加工旋削加工、5軸CNC加工など、様々な加工方法があります。各工程では、コンピュータ制御のCNCシステムを用いて原材料を製品へと加工します。しかし、機械、用途、そして最適な製品の種類はそれぞれ異なります。以下に、それぞれの特徴をまとめました。
CNCフライス加工: CNCフライス加工は、穴あけや切削に似ています。ただし、異なる軸に沿って移動できるため、ワークピースに様々な形状、スロット、穴、細部を加工できます。フライス盤は、プラスチックから金属まで、様々な材料を加工できます。複雑な形状の部品加工において、非常に汎用性が高いです。フライス加工の方法は、求められる切削精度や部品設計の複雑さによって異なります。
CNC旋削: CNC旋削 ワークピースを回転させ、切削工具をまっすぐ動かします。この加工法は円筒形の部品の加工に最適です。シャフトやノブなどに用いられます。旋盤（ターニングマシン）は部品を素早く加工するのに最適です。特に形状が単純な部品の場合、フライス加工よりも加工性に優れています。
5軸CNC加工： 5軸CNC加工 高精度と柔軟性を提供します。3軸加工機とは異なり、5軸加工機はさらに2軸回転できます。これにより、切削工具はほぼあらゆる方向から部品にアプローチできます。この機能により、複数回の段取り替えの必要性が軽減され、誤差が削減され、加工時間が短縮されます。5軸加工は、航空宇宙産業や自動車産業の複雑な部品加工に不可欠です。これらの部品には、多次元的な形状と厳しい公差が求められます。
CNC加工における材料選定
CNC加工において、適切な材料の選択は非常に重要です。部品の機能、耐久性、そしてコストに大きく影響します。このプロセスでは、部品の要件を評価し、製品が直面する環境要因を考慮します。そして、これらの要因と予算の制限を組み合わせ、最適な材料を選択します。
金属: 金属のような アルミニウム, ステンレス鋼、 そして チタンが好まれる アルミニウムは強度、耐久性、耐熱性に優れているため、航空宇宙、自動車、医療用途に最適です。軽量で、機械加工も容易なため、製造時間とコストを削減できます。
プラスチック: プラスチックなど ABS, ナイロン、 そして ピークプラスチックは、耐腐食性、軽量性、柔軟性といった独自の利点を備えています。プラスチックは金属よりも安価で、家電製品、自動車部品、試作品などに使用されています。これらの部品は複雑な形状を必要とします。
複合材料: 複合材料は、大きく異なる特性を持つ2つ以上の部品から作られる人工材料です。CNC加工において、複合材料は特定の特性を持つことができます。例えば、高い強度対重量比、耐腐食性、熱安定性などです。これらは航空宇宙産業や高性能自動車工学といった特殊な分野に用いられます。
CNC加工材料の詳細な分析
Yonglihao Machineryは、CNC加工に使用する材料を慎重に選定することを推奨しています。材料の特性と用途を考慮してください。これは、最終製品が必要な仕様と品質基準をすべて満たすためです。次のセクションでは、一般的な材料について説明します。 金属 そして プラスチック CNC加工で使用される材料です。銅や真鍮といった特殊な材料も扱っており、それぞれの用途に重点を置いています。
金属
アルミニウム
アルミニウムは成形が容易な金属であり、様々な用途に使用できます。さらに、CNC加工の材料としても広く利用されています。一般的に、チタンや鋼などの金属よりも優れた選択肢となります。アルミニウムとその合金は、最も広く使用されている元素の一つです。これは、アルミニウムが強度、軽量性、耐腐食性、そして銀色の外観に優れているためです。
しかし、すべての種類のアルミニウムがCNC加工部品の製造に適しているわけではありません。アルミニウム6061と7075は最も強度の高いアルミニウム合金です。その高い切削性により、軽量の機械加工部品の製造に最適なCNC加工材料となっています。例としては、航空宇宙用フレーム、航空機部品、自動車エンジン部品などが挙げられます。
さらに、アルミニウム7075はT6まで強化することができます。7075 T6アルミニウムは、プラスチック射出成形金型、自動車・航空機部品、頑丈な登山用具の製造に使用されます。一方、機械加工可能なアルミニウム材料のほとんどは、ヘルスケア、家電製品、建築、デザイン分野で使用されています。
炭素鋼およびその合金
炭素鋼とその合金は、優れた切削性と優れた強度を備えています。そのため、幅広い用途に最適です。炭素鋼は様々な熱処理方法に対応できるため、優れた機械的特性を有しています。炭素鋼は通常、ほとんどのCNC金属と比較して安価です。中炭素鋼は強度が高く、ロッド、ボルト、スタッドなどの高負荷用途に適しています。
炭素鋼は見た目が地味なため、外観が重視されるプロジェクトには適していません。また、炭素鋼は軟鋼と同様に、CNC加工に適した耐腐食性材料ではありません。合金鋼は炭素鋼よりも耐錆性に優れ、柔軟性に優れていますが、炭素鋼の方が強度が高いという特徴があります。
これらの材料には限界はあるものの、多くの産業・製造用途において優れた性能を発揮します。炭素鋼およびその合金は強度に優れているため、加工が容易です。そのため、梁や機械固定具などの構造部品のCNC加工によく使用されます。
銅とその合金
銅とその合金は、優れた電気伝導性と熱伝導性を持つため、CNC加工で広く使用されています。銅は電気伝導性が非常に優れているため、電気部品やコンピューター部品の製造に最適です。さらに、銅は見た目が美しいため、ジュエリー製作に最適なCNC素材です。銅は、ワイヤー、金属、磁気デバイスの製造にも広く使用されています。
真鍮、青銅、銅はCNC加工に欠かせない材料です。真鍮と青銅は銅を原料とする一般的な金属で、それぞれに独自の特性があります。銅と亜鉛を原料とする真鍮は、潤滑油を使わずに加工・成形できる軟質金属です。優れた導電性、耐腐食性、加工性を備えています。メーカーは、小さなネジ、電気機器、日用品、配管工具など、強度がそれほど必要とされない製品に真鍮を使用することが多いです。
一方、青銅は銅、錫、その他の複合元素を含んでおり、強靭で耐久性があり、錆びにくいという特徴があります。さらに加工性も高く、ベアリングやギアなどの精密部品の製造に最適です。アルミニウムやリンを加えることで、耐衝撃性、靭性、強度を高めることができます。
ステンレス鋼
ステンレス鋼は、光沢のある外観を持つCNC加工用金属として人気があります。非常に強度と靭性が高く、錆や摩耗に強いのが特徴です。合金鋼は安価で、様々なサイズが揃っています。しかし、非常に硬く、CNC加工において最も加工が難しい材料の一つです。さらに、ステンレス鋼にはクロムが含まれており、防錆効果があります。
316ステンレス鋼は一般的なステンレス鋼の一種です。耐熱性と耐腐食性に優れているため、医療用具、アウトドア用ケース、ボート部品の製造に広く使用されています。303、304、316ステンレス鋼は、ブッシング、ネジ、ボルトなどの締結部品のCNC加工に使用される一般的なステンレス鋼グレードです。
しかし、メーカーは303ステンレス鋼に硫黄を添加することで、機械加工性を向上させることがよくあります。303ステンレス鋼は、ナット、ボルト、シャフト、ギア、継手などに適しています。304ステンレス鋼は機械加工が容易で、溶接も可能です。キッチンツール、ナイフ、建築デザイン、自動車部品などに適しています。
マグネシウム
マグネシウムは、CNC加工に適した軽量で強度の高い金属です。優れた耐熱性により、エンジンなどの高温部品に最適です。さらに、マグネシウムの軽量性は、軽量で燃費の良い自動車の開発にも貢献します。
マグネシウムはアルミニウムなどの金属に比べて耐候性が低く、加工時に火災が発生しやすく、取り扱いにコストがかかります。さらに、メーカーはマグネシウム部品の耐錆性を向上させるために、陽極酸化処理を施すことがよくあります。
チタン
この金属は強度と軽量性に優れ、強度と重量のバランスが優れています。耐腐食性、熱伝導性、そして人体との適合性にも優れているため、医療分野の部品製造に適しています。さらに、チタンは溶接、表面処理、コーティングが可能で、より美しく保護的な外観を実現します。チタンは電気伝導性は低いものの、熱伝導性が高く、融点が高いという特徴があります。
チタンは、医療、軍事、航空機、自動車などに使用される高品質の機械部品の製造に最適です。さらに、CNC工作機械用の切削工具の製造にも特に適しています。
プラスチック
アクリル繊維
アクリル樹脂PMMA（ポリメチルメタクリレート）とも呼ばれるPMMAは、高い強度と透明な外観という利点があります。PMMAは強度と透明性を兼ね備えているため、ガラスの優れた代替品です。CNC加工されたこの素材は、高精度で高品質な部品の製造に役立つため、多用途に使用できます。
PMMAは熱によってひび割れや軟化を起こしやすいものの、その柔軟性と使いやすさから、CNC加工プロジェクトではよく選ばれています。PMMAは、ディスプレイ、レンズ、食品保存容器、ランプ、透明カバーなどの製造に広く使用されています。
ABS
ABSは、優れた加工性、引張強度、耐薬品性、耐衝撃性など、様々な特性を持つ最も経済的なプラスチックです。製品メーカーは、CNC加工によるプラスチック部品の加工に最適な材料としてABSを選択することがよくあります。これは、ABSが柔軟性と経済性を兼ね備えているためです。さらに、ABSは長期間の高温に耐えることができ、PEEKなどの他の多くのエンジニアリングプラスチックよりも安価です。
さらに、ABS素材は色の変更が容易なため、外観が重視されるプロジェクトに最適です。色の変更が容易なため、ABSはラピッドプロトタイピング、保護カバー、自動車部品などのCNC加工にも使用できます。CNC加工に加えて、ABS素材は3Dプリントや射出成形にも使用されます。
アセタール
アセタール（デルリンまたはPOMとも呼ばれる）は、CNC加工に使用される強度と柔軟性に優れたプラスチックです。非常に強靭で、衝撃や湿気にも耐えます。メーカーは、バルブ、ギア、ベアリングなどの精密部品の製造にアセタールをよく使用します。これは、アセタールで加工された部品が非常に強度が高く、耐摩耗性に優れているためです。
ポリカーボネート（PC）
ポリカーボネートはCNC加工で広く使用されている材料です。ガラスのように透明であることなど、多くの有用な特性を備えています。耐熱性があるため、破損しにくく、高温環境での使用に適しています。そのため、ポリカーボネートはCNC加工で広く使用されているプラスチックです。医療機器、コンピューター部品、自動車部品などに広く使用されています。
ポリエーテルケトン（PEEK）
ポリエーテルケトン（PEEK）は、CNC加工に使用できる高強度プラスチックです。耐薬品性、高強度、優れた寸法安定性を特徴としています。このエンジニアリングプラスチックは、高温下でも強度を維持するため、極度の高温または低温環境での使用に最適です。
PEEKは、食品・飲料、航空宇宙、石油・ガスなど、様々な分野の製品メーカーに広く使用されています。さらに、ヒンジ、ポンプ・バルブ部品、シール、半導体部品、ベアリングなどにも広く使用されています。この強靭なプラスチック素材は、経年変化による形状変化や変形がないため、軽量機器の製造に最適です。
ポリプロピレン（PP）
ポリプロピレンはCNC加工に使用される柔軟なプラスチックです。耐摩耗性に優れ、幅広い薬品への耐性を備えています。さらに、ポリプロピレンは医療用途にも使用されるCNC加工材料です。一方で、ポリプロピレンは熱にさらされると軟化する傾向があるため、加工中に問題が発生する可能性があります。
ポリ塩化ビニル（PVC）
PVCは、CNC加工性に優れた手頃な価格のプラスチックです。堅牢な構造により硬く、大きな衝撃にも耐えることができます。さらに、PVC素材は、溶接用化学薬品タンク、キャビネット、ベンチ、バルブ、ポンプボックス、継手、マニホールドなどの製造に適しています。
ナイロン
このプラスチック樹脂は、CNC加工で使用される最も強度が高く耐久性の高い材料の一つです。高い耐衝撃性を備え、幅広い用途に適しています。さらに、優れた潤滑性を備えており、ガラス繊維強化ナイロンなど、様々なタイプがあります。
ナイロンは、摩擦や摩耗を防ぐ必要がある用途に適しています。ナイロン製の部品としては、摺動面、ベアリング、ギア、スプロケットなどが一般的です。しかし、ナイロンの大きな欠点は吸湿性が高いことです。そのため、水中での使用には適していません。
ユニークな素材
銅は優れた熱伝導性と電気伝導性から好まれています。そのため、電気部品、ヒートシンク、建築材料などに最適です。銅101や銅110などの銅合金は、それぞれ異なる延性と耐食性を備えており、特殊な用途に使用されます。
真鍮は銅と亜鉛の混合物です。銅の加工性に加え、強度と耐食性にも優れています。装飾品として人気があり、その美しい外観と導電性が高く評価されています。また、電気コネクタや楽器にも使用されています。
材料選択に影響を与える要因
CNC加工に使用する材料を選択する際には、いくつかの要素が決定に大きな影響を与えます。これらの要素によって、最終製品が特定の要件を満たすことが保証されます。
耐熱性: 材料は劣化することなく高温に耐えなければなりません。この能力は、熱を伴う用途では非常に重要です。ステンレス鋼やチタンなどの金属は優れた耐熱性を備えており、航空宇宙産業や自動車部品に使用されています。
導電率: 導電性部品には、銅などの導電性の高い材料が適しています。この特性は、電気コネクタやヒートシンクにとって非常に重要です。
硬度と表面仕上げ： 材料の硬度は、切削性と切削工具の摩耗に影響します。硬度と滑らかな表面仕上げを実現する能力は、機能面と美観面の両方の観点からバランスが取れている必要があります。アルミニウムは容易に滑らかに切削できますが、より硬い材料には特殊な工具が必要になる場合があります。
まとめ
加工プロセス、材料特性、そしてそれらの影響要因を理解することは非常に重要です。この理解は、材料を選択する際に鍵となります。 CNC加工サービス 材料。CNCフライス加工、旋盤加工、そして5軸加工は、精度と柔軟性を実現します。金属とプラスチックは、耐熱性、導電性、硬度、そして望ましい表面仕上げに基づいて選定されます。あらゆる選択が製品の品質と機能に影響を与えます。
Yonglihao Machinery トップです 試作製造 サプライヤーとして、幅広い材料を扱う専門知識を有しています。各プロジェクトの独自のニーズに合わせて、オーダーメイドのソリューションを提供できます。
よくある質問
屋外での使用に最適な素材は何ですか?
ステンレスとアルミニウムは屋外での使用に最適です。耐腐食性があり、長持ちします。
CNC 加工コストを削減するにはどうすればよいでしょうか?
アルミニウムなど、加工しやすい材料を選びましょう。また、部品の複雑さを最小限に抑えた設計にしましょう。そうすることで、加工時間と工具の摩耗を削減できます。
機械加工部品に希望通りの仕上がりを実現するためのヒントは何ですか?
仕上げやすい素材を選びましょう。適切な切削工具と設定を使用し、後処理についても検討しましょう。例えば、表面を美しく仕上げるために研磨や陽極酸化処理を検討しましょう。