CNC ラピッドプロトタイプ加工は、企業が非常に正確で正確な製品プロトタイプを設計および作成できるようにする優れた技術と言えます。 コンピューター制御の機械を利用して、金属やプラスチックなどの固体材料ブロックから製品モデルを切り出す方法を扱います。 このプロセスは、大量生産に着手する前に、製品設計の潜在的な欠陥や問題を特定して修正するのに役立ちます。

さらに、CNC ラピッドプロトタイプ加工は、特に小ロット製造の場合にコスト効果が高くなります。 ここでは、高速 CNC の意味を説明し、その考慮事項、代表的な方法、メリットと落とし穴、アプリケーションなどを詳しく紹介します。 さぁ、始めよう。

CNC ラピッドプロトタイプ加工とは何ですか?

CNC ラピッド マシニングは、ラピッド プロトタイピングと CNC マシニングという製造業界の 2 つのよく知られた用語を組み合わせたものです。 これは、CNC 機械またはコンピューター数値制御機械を使用して、3D または CAD モデルから特定の製品のプロトタイプまたは物理モデルを作成することを扱います。

CNC マシンはデジタル ファイルから指示を読み取り、それを正確な切削工具の動きに変換します。 これにより、非常に正確な結果が得られるだけでなく、適切な仕様を満たす一貫した部品が得られます。

一般的に言えば、企業は通常、より大きなバッチが必要になる前に、いくつかの部品の製造中に CNC プロトタイプ機械加工を使用します。 このプロトタイプの加工には、特定の部品が完成したときにどのように見えるかを決定したり、正常に機能するかどうかをテストしたりするなど、さまざまな目的があります。

高度な機械とソフトウェアを使用する高速 CNC は、製造プロセス中に速度、精度、カスタマイズを実現します。 複雑な部品のコスト効率の高い迅速なプロトタイプを希望する場合、利用可能な最良のプロセスは CNC ラピッド プロトタイプ機械加工です。

 

ラピッドプロトタイプ加工はどのように機能しますか?

高速加工の原理は、3D 設計の CAD ファイルの作成から始まります。 この CAD ファイルから、CNC マシンが解釈できる G コードが生成されます。 また、高速加工を行う前に、この G コードを評価して、問題やエラーがないことを確認する必要があります。 テスト結果に問題がなければ、部品が製造されます。

CNC ラピッドプロトタイプ加工はサブトラクティブ プロセスに分類されます。 G コードの命令に従って、さまざまな電子カッターやツールを使用して部品の加工が行われます。 製造段階では、さまざまな材料にアクセスできます。 また、高速加工が完了した後、その部品を機械から取り出し、ご要望に合わせて完成させます。

代表的な CNC ラピッドプロトタイプ加工方法

高速 CNC 加工では、目的の製品を作成するために特定のワークピースの一部を除去するさまざまな方法が使用されます。 これらの方法を考えてみましょう。

フライス加工

この刃物が通常回転する方式です。 フライスがワークに接触するたびに切りくずが排出されます。 CNC フライス加工に関連する作業には、エンドミル加工、面取りフライス加工、正面フライス加工、タッピング、ボーリング、穴あけなどが含まれます。

さらに、フライス加工は、高い公差と精度を備えた非常に汎用性の高い製造方法です。 さまざまな素材に最適で、高速です。 さまざまな複雑な部品を作成できるのは、フライス加工の大きな利点です。 さらに、その短所としては、大量の無駄、高価な機器、さまざまなツールの必要性などが挙げられます。

旋回

旋削とは、切削工具が回転するフライス加工ではなく、ワークピースが回転することを意味します。 このツールは回転するワークピースに接続され、切り粉や金属片の除去に役立ちます。 また、CNC旋削はシャフトの製造にも役立ちます。 さらに、シリンダーの内部または外部にも適用できます。 高い精度で旋削を実現できます。

掘削

ドリルは穴を開けるために特別に設計されていますが、フライス盤でもこれを処理できます。 しかし、両方の方法の違いは何でしょうか? ドリルは工具の先端を利用して穴を形成し、フライス工具はカッティングヘッドの周囲にある刃先を使って動作します。

通常、高速 CNC ボール盤はこの作業の自動化に利用され、より経済的なソリューションとより高い精度を提供します。

研削

CNC 研削盤は、砥石車の回転を通じて材料を除去するのに役立ちます。 その目標は、金属加工品に高精度の仕上げを提供することです。 また、達成できる表面品質は非常に高いです。 このため、原材料から最後の部分を測定する代わりに、仕上げプロセスとして使用できます。

ラピッド CNC マシンの種類

プラズマ カッター、ルーター、旋盤、フライス盤など、さまざまな CNC マシンがあります。 すべてのマシンタイプには独自の機能が備わっており、いくつかのアプリケーションで動作します。 さらに、ミルはプラスチックや金属などの材料の穴あけ、切断、成形にも使用されます。

主に旋盤は円筒形の旋削に使用され、ルーターは複雑なデザインをシート材料に切断するために使用されます。 プラズマ カッターは、金属を切断するために高温のプラズマ トーチを利用します。

CNC ラピッドプロトタイプ加工の用途は何ですか?

CNC ラピッドプロトタイプは、正確な機械加工を必要とするほぼすべての業界で役立ちます。 さらに、これらの業界では通常、最終製品と同等の機能を備えた機能的なプロトタイプが求められます。 ここでは、高速 CNC 加工のアプリケーションをいくつか紹介します。

医療産業

医療産業の機器には硬質材料と微細な精度が必要です。 さらに、この業界では、インプラント、安全な筐体、矯正器具、補綴物、MRI 装置、インプラント ホルダー、外科用ハサミ、生検チューブなどのいくつかの部品に対して厳しい公差要求が求められています。

この場合、CNC 高速機械加工プロセスは、他の方法では達成できない優れた品質と精度を備えた機能的なプロトタイプを提供できます。 さらに、医療業界は、プラスチックや金属で製造される部品の要件を満たすプロトタイプ機械加工によって提供される、材料選択の多用途性を享受しています。

自動車産業

CNC ラピッドプロトタイプ加工は、自動車のさまざまな部品のプロトタイプを作成するのに最適です。 量産に着手する前に、プロトタイプが効果的に機能し、車両内に適切に適合するかどうかをテストする必要があります。

しかし、自動車産業では、非常に厳しい公差を持つ部品やギアも求められます。 迅速な機械加工により、意図された目的と正確な仕様に一致するプロトタイプが作成されます。

航空宇宙産業

航空宇宙の場合、いくつかの航空機部品では、小さな誤差の結果として摩耗や抗力が増加する可能性があります。 これにより、航空機が飛行する際にこれらの部品が故障することがあります。 さらに、CNC ラピッドプロトタイプ加工は、航空機で使用する前に部品の機能をテストするのに役立ちます。 また、高精度・高精度の部品を提供します。

この業界では、CNC のラピッドプロトタイプを通じて、新しい材料や部品の革新性と性能を常に評価しています。 航空宇宙産業で使用されるブッシュ、着陸装置ポート、翼形部、マニホールドなどの多くのコンポーネントは、CNC ラピッド プロトタイプ機械加工を利用して製造されています。

防衛および軍事産業

CNC ラピッドプロトタイプ加工は、防衛産業や軍事産業で広く利用できます。 軍用車両および弾薬車両の大部分は、効果的に機能するために非常に複雑な避妊具を必要とするため、プロトタイプが非常に必要とされています。 さらに、高速機械加工を利用する防衛および軍需産業の機器には、輸送部品、航空機部品、弾薬、通信部品などが含まれます。

エネルギーおよび石油産業

エネルギーおよび石油産業では、地表下の極度の深さから資源を掘削して抽出するのに役立つ、優れた強度を備えたコンポーネントが求められています。 Rapid CNC はこれらの部品の作成に役立ちます。

建設・建築業界

建設および建築では、外装および内装要素の製造に CNC 加工が広く利用されています。 当初、この作業は射出成形金型を使用して実行されました。 これにより、費用と時間が増加しました。 しかし、CC 高速加工プロトタイプの登場により、コストが下がり、高速化されました。

 

CNC ラピッドプロトタイプ加工の利点は何ですか?

CNC ラピッドプロトタイプ加工には多くの利点があります。

効率的かつ迅速

Rapid CNC はプロトタイプの作成に高速で非常に効果的です。 これらの CNC マシンはほとんど監視なしで、数時間以内に 3D モデルを実際のオブジェクトに変換できます。 このリードタイムの短縮により、プロトタイピングの代替アプローチと比較して、完成品をより迅速にユーザーに届けることができます。

高精度・高精度

精度に関しては、この方法論は他のプロトタイピング方法を大幅に上回っています。 精度の高い部品を作る際に活用できるかもしれません。 洗練された仕上げプロセスを適用することにより、表面仕上げが向上する場合があります。

このため、工学および科学用途で厳しい公差が必要な部品の製造に適しています。

多彩な素材を活用

さまざまな素材に対して CNC プロトタイピングを使用できます。 技術的な制限の結果、3D プリントなどのプロトタイピング方法の大部分は通常、特定の素材に限定されています。 このCNC試作は、最終製品の素材を活かした試作を簡単に行うことができます。

簡単に変更可能

製品開発の段階で問題が見つかった場合、設計を修正する必要が生じることがあります。 CNC ラピッドプロトタイプを使用すると、作業が簡単になります。 最初の CAD 設計を修正し、マシンを再プログラミングするだけでも問題ありません。 これにより、設計にかかる時間が短縮され、製品の市場投入が促進されます。

固定工具は不要

通常、プロトタイピングの大部分には特別なツールが必要であり、事前に準備しておく必要があります。 ここでの例は、射出成形に役立つ硬化された金型です。 これにより、生産コストが上昇するだけでなく、納期も長くなる可能性があります。 CNC ラピッドプロトタイプ加工にはこれらは必要ありません。 このアプローチのターンテーブルにはさまざまなツールが備わっています。 ツールは、タスクを完了するために交換または循環することができます。

再現性と一貫性

通常、CNC マシンはコンピューター制御されるため、品質のばらつきを最小限に抑えながら、同じコンポーネントを繰り返し再現できます。 また、これらの CNC マシンは、寸法のばらつきが小さい連続バッチの生産にも役立ちます。 このため、嵌合コンポーネント間に非常に厳しい公差が必要な製造アセンブリに非常に適しています。

CNC ラピッドプロトタイプ加工の短所は何ですか
プロトタイプの作成に高速加工の使用が最適である理由はいくつかあります。 ただし、プロジェクトによってはこのプロセスが不適切になる可能性があるいくつかの制限があります。 それでは、それらについて考えてみましょう。

3Dプリントに比べて高価です

CNC 加工を使用したプロトタイプの作成は、通常、3D プリンティングなどの他のテクノロジーと比較して高価です。 大型の CNC マシンを稼働させ、追加の訓練を受けた労働者が必要となるため、CNC プロトタイプは通常より高価になります。 ただし、金属を含む原材料は 3D プリントよりもはるかに高価です。

材料廃棄物が多い

CNC 加工は、サブトラクティブ マニュファクチャリングの一形態として説明できます。 これは、プロトタイプの作成が、最終的な製品が明らかになるまで、ブロックから余分な材料を段階的に削減することによって行われることを意味します。 これにより多くの廃棄物が発生し、環境に悪影響を及ぼし、したがって生産コストが増加します。

幾何学的拘束

5 軸フライス盤などの最新の高速 CNC マシンは非常に洗練されており、あらゆる複雑な部品を成形したり切断したりできます。 さらに、これらのマシンでは、これらの設計の一部が困難である可能性があります。

熟練した技術労働者

CAM および CAD ファイルの作成には技術的な知識が必要です。 さらに、CNC マシンのセットアップと実行には高度なスキルが必要です。 革新的な方法によるラピッド CNC プロトタイピング手順の専門知識、テスト、経験、そして創造的なビジョンが必要です。 一般に、CNC 加工オペレーターは経験があり、適切な訓練を受けている必要があります。

結論

CNC ラピッドプロトタイプ加工は、構造的完全性と優れた機械的特性を備えたプロトタイプや金属部品を製造したい場合に最適なオプションです。 それどころか、3D プリントはプロトタイプの製造に適しており、少量でもコンセプトを視覚化できます。