CNC加工設計指針

CNCマシニングでは、高速回転する切削工具を使用して、ソリッドブロックから材料を正確に除去し、目的の形状を実現します。切削工具は、ワークピースと直接相互作用し、余分な材料を除去して最終的なパーツを得るため、このプロセスで重要な役割を果たします。

エンドミルやドリルなどの標準的なCNC切削工具は、通常、円筒形のシャンク、様々な先端形状、限られた切削長を特徴としています。これらの特性により、深くて狭い穴や複雑なオーバーハングを形成することは困難です。高価なCNC加工を回避してコストを節約するために、この記事では一般的な設計テクニックをまとめました。

小さな内角を避ける

CNCフライス工具は円筒形をしているため、内角を完全に鋭くすることは難しい。より小さなコーナーのためには、より薄い工具を使用する必要があり、その結果、加工時間が長くなり、壊れやすくなり、最終的にコストが上がる。

したがって、内コーナーの半径を最大にすることが望ましい。特別な指示がない場合は、コーナーの深さに応じて下表に示す値に従ってシャープな内コーナーが加工される。

切削工具の直径をD、内部キャビティの最大深さをHとし、最小内部半径をRとすると、計算式はR=(H/10)+0.5、D=H/5（単位はmm）となる。例えば、内部キャビティ深さが30（mm）の場合、加工可能な最小内部半径は（30/10）+0.5（mm）でR 3.5（mm）、対応する切削工具径は30/5（mm）で6（mm）となる。現在のところ、≦3 (mm)の深さで最小内半径R 0.5 (mm)を達成することができる。内半径が小さいと切削工具が小さくなり、加工コストが高くなります。

工具径が異なる場合の最大コーナ長および最小内R

注：ツールホルダーエクステンションを使用することで、より高い長さが可能です（推奨しません）。

ワークピースの鋭利な角を保持する必要がある場合は、具体的な注釈を入れた2D図面をご提供ください。そのために2つのオプションをご用意しています：

1. 1.スパーク放電によるコーナークリーニング： このプロセスでは、CNCマシンを使用して銅電極を作成し、それをスパーク放電加工機で使用して材料を除去し、シャープなコーナーを実現します。この方法はコストが高くなることにご注意ください。

2. Rアングルでワークピースの構造を変更する： 角丸（Rアングル）を設計に直接組み込むことで、追加工程を必要とせずにCNCで加工することができます。この方法は一般的にコスト削減につながります。

ワークの両面に貫通穴がある場合、オンライン切断機でコーナーカットを行うことができます。ただし、この方法はコストが高くなる可能性がありますのでご注意ください。

ねじ穴の寸法ねじ穴の寸法

1. 設計意図が明確に理解されるよう、標準的な長径と短径に従ってねじ山を設計し、注文書にねじ山のパラメータを完全に記述することをお勧めします。ねじとナットなど、同じねじを製造する場合は、1つの注文にまとめ、当社のエンジニアがチェックできるようにしてください。

2. 各エンジニアは、3Dねじのベースドリル直径を異なる方法で描きます。例えば、M3×0.5の基準穴径は⌀2.5です（下図参照）。プログラミングでは、⌀2.5の下穴径に合わせて直接穴を開け、自動タッピング盤でねじ切りを行います。下穴を⌀3として描くと、ねじタッピン グには大きすぎる（ねじインサートで改善できるものもあ る）。

3. 規格外のねじについては、お客様から現物サンプルをご提供いただき、ご確認いただく必要があります。

4. 強力なねじ接続は、最初の数本のねじ山で発生し、多くの場合、それほど長いねじ山の長さは必要ない。長いねじ穴は、特別な工具を必要とし、加工時間が長くなり、追加コストが発生する場合があります。ねじの長さは、穴の直径の3倍を超えないことを推奨する。ねじ穴がブラインドホールの場合、穴の端に少なくとも穴径の半分のねじなし長さを残すことを推奨する。

キャビティの深さ

深いキャビティは、大量の材料を除去する必要があり、非常に長い時間がかかるため、機械にとって非常にコストがかかる。CNC工具の切削長には限りがあり、切削深さが直径の2～3倍に達したときに最高の加工効果が得られる。例えば、⌀12ミーリングカッターは、深さ25mmまでのキャビティを安全に作ることができる。

より深いキャビティ（工具直径の5倍以上）を切削する場合、工具のたわみ、切り屑排出の困難さ、工具破損などの問題が発生するため、特殊な工具や多軸CNCシステムが必要になる。さらに、キャビティを切削する場合、工具を適切な切削深さに傾けなければならず、スムーズな進入には十分なスペースが必要となる。

すべてのキャビティの深さを長さの5倍（つまりXY平面上の最大サイズ）に制限することで、コストを最小限に抑えることができる。

薄い壁

部品の肉厚が薄いと、低い切削深さで何度もパ スする必要があるため、振動、変形、破損が生じやすい。金属部品の推奨肉厚は0.8 mm（絶対最小0.5 mm）、プラスチック部品の推奨肉厚は1.5 mm（絶対最小1 mm）である。

公差

公差の指定がない場合、部品は標準公差（±0.1mm以上）で製造されます。その他の公差が必要な場合は、公差を注記した2D図面を提供する必要があります。

2D図面

設計の中には、2D図面で伝えるのが最適な場合もあります。公差、表面粗さ、異なる部品間の組み立て、重要な領域、品質要件などの要件を明確に指定することで、エンジニアが最適な製造工程を選択し、部品のコストを削減できる可能性があります。

ネジ穴は、ネジのパラメータと深さを注記する必要があります。

当社のレビュー・エンジニアは、2D図面と3Dモデルを照合し、不一致があればご相談に応じます。

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