精度と適応性はCNCプロトタイピングの特徴であり、多くの利用可能な材料とCNCマシンがこれらの特性をさらに高めている。
しかし、CNCプロトタイピングの使い方と、それを効果的に行う方法を理解することは、この加工手順の基本を理解することと同じくらい重要である。
CNCプロトタイピングの仕組みや、効果的なプロトタイプを作成するための効果的な管理方法をご存じない場合、製造業で高品質の製品を提供することは難しいかもしれません。しかし、ご心配なく。CNCプロトタイピングに関するこの詳細なガイドと、この機械加工プロセスをいつ導入すべきかについてご説明します。
CNCプロトタイピングとは？
プロトタイプの加工は、以下のような手順で行われる。 CNCマシン プロトタイプを迅速に作るためである。通常、生産バッチは、最終製品の視覚的および機能的なレプリカを提供するために控えめです。言い換えれば、プロトタイプ加工は、コンピュータ設計の物理的な結果を決定します。
製造業者は、加工を開始する前に、プロトタイプ加工によって設計上の欠陥をより簡単に検出し、取り除くことができる。 大規模生産.この段階でエラーを排除する 製品開発 費用対効果の高い製造を支援する。
CNCプロトタイピングの重要性：
CNCフライス加工は、プロトタイピングに最適な方法とされているが、それには理由がある。そもそもこの方法は、ワークピースと切削工具の動きを監視するコンピューター制御の利用により、非常に高い精度と正確さを提供します。
これらの洗練されたコントロールは、考えられるあらゆる観点からデザインを検証し、開発されたプロトタイプが最終製品の正確なコピーであることを保証します。
CNCのスピード も、プロトタイピングに適した選択肢となる利点のひとつである。射出成形のような他の方法では、公差や金型ができるまでメーカーや製品開発は数ヶ月待つ必要があるが、この方法ではそのような長い待ち時間は必要ない。
CNCシステムを使用する場合、プロトタイピングプロセスは、最終製品の3D CADモデルを作成することから始まり、その後、CAMファイルに変換される。プロトタイプの作成中、CAMファイルにはCNCマシンの動きを指示するGコードが保存される。
CNCプロトタイピングの限界：
プロトタイピングにCNCプロセスを採用することは、ほとんどの状況において最良の選択肢である。しかし、多くの利点があるにもかかわらず、他のCNCの特性は欠点と見なされることがある。その欠点とは以下のようなものである：
幾何学的な制限：
CNCプロトタイピングマシンは、外側から動作するため、形状を作成することはできません。これは特にプロトタイプの内部部品に当てはまります。アディティブ・マニュファクチャリング（積層造形）などの他の製造技術は、内側から外側に向かって作業するため、内部形状の作成に最適です。
引き算のテクニック：
プロトタイプCNCマシニングは、出発ワークピースから材料を除去することによって完成品を作成し、サブトラクティブ技術となっている。
最終製品を形成するためにワークピースに材料を追加することによって機能する付加的方法と比較すると、これは材料使用率の増加をもたらす可能性がある。材料の使用率が増加するため、マシニングセンタには特別な材料費がかかります。
高いコスト：
CNCプロトタイピングマシンは3Dプリントよりも高価である。しかし、CNCプロトタイプの追加コストには、精度の向上と、より広範な材料の選択に対応する能力が伴うことに注意する必要があります。
などの他の技術では 3DプリンティングプロトタイプはPLAなどのプラスチックに限られる。PLAは金属ブロックよりもかなり安価だが、その他の特性はプロトタイプのニーズを満たすことがあるに過ぎない。
技術的課題
CNCプロトタイプ加工には、専門的な技術スキルが必要である。CADファイルを作成し、CNCマシンを動かすことが必要なスキルである。
CNCプロトタイピングの必要性を判断するには？
以下は、製品部品がCNCプロトタイピングプロセスを受ける必要がある時期を判断する際に役立つ、いくつかの重要な要素です：
- サイズ 適切な材料ブロック（ストック）のサイズを選択し、プロトタイプの寸法に基づいてCNCプロジェクトに最適な機械を割り出すことが目的である。
- 素材:コストに関しては、以下のような安価なプラスチックが適している。 ABS とはいえ、CNCプロトタイピングは、アルミニウムのような、より費用対効果の高い金属を利用することができる。
- 仕上げのオプション： 部品の仕上げのオプションには、機械加工された状態のままにしておくことも含まれる、 ビーズブラスト アルマイト処理、メッキ処理。どの選択肢がお好みですか？
- 複雑さ:商品の複雑さによって、CNCマシンがパーツを仕上げるのにかかる時間が決まります。例えば、難しい形状の製品や、ネジ穴や刻印されたブランド名などの複雑な余分なものがある製品は、仕上げに時間がかかります。この場合、軸数を増やしたより高度な機械が必要になる可能性があり、その結果、コストは高くなる。
- 公差（精度）:プロトタイピング・プロジェクトは、要求される部品公差がより厳しい場合、より微細な精度を達成するために著しく長い時間を必要とすることから、より高価になる。
- CNCプロトタイピングマシンのタイプ： CNC旋盤は、一般的にフライス盤よりもプロトタイピングには安価であると考えられている。しかし、CNC旋盤は用途が限られており、お客様のご要望に添えない場合があります。
- 数量:一つのプロトタイプを注文しても、多数の部品を注文しても、スケールメリットにより各部品の価格は下がります。CNCプロトタイピング会社は、マシンのセットアップ費用をプロジェクト全体のコストに考慮します。多数の部品を同時に生産することで、機械が各アイテムのセットアップを必要としないため、時間を節約できる。パーツを製造するための実際の機械加工に費やす時間は変わりませんが、セットアップに費やす時間は短縮されます。
CNCプロトタイプ加工プロセス用の高品質CADモデルを準備するには？
CNC機械加工プロトタイピングで製造される最終製品の品質は、使用されるCADファイルによって異なります。これらの設計は、重要な部品の寸法だけでなく、視覚的な情報も伝達します。その結果、高品質の部品を必要とするプロトタイプは、高品質のモデルに依存します。ここでは、CADモデルと図面を作成するためのいくつかのポイントをご紹介します：
効果的なチェックリストを作成し、それに従う
プロトタイプに盛り込みたいデザインと機能の初期チェックリストを作成することは不可欠です。CADファイルの設計中に機能を追加することは、後でファイルを編集するよりもはるかに簡単です。
壁厚の最終決定：
ドローイングを作成する際には、可能な限り無視できるように注意する。 肉厚.過度に薄い壁は、CNC特注部品の機械的安定性を低下させ、強度不足として現れる可能性がある。
金属の肉厚を常に0.8ミリ以上に保つことが一般的に認められている。プラスチック壁の場合は、1.5ミリ以上の厚さを推奨する。
デザイン要素の最適化：
キャビティや穴などの設計面を最適化することは、CNCマシンで作業する際に不可欠である。例えば、エンドミル加工では、達成可能な最大深さは工具の直径の3倍に相当する。その結果、これらのキャビティの直径を指定し、制限する必要があります。
適切なコンピューター支援設計ソフトウェアの使用
製造業でCADが広く使われるようになったことで、メーカーがさまざまな分野でユニークなプロトタイプを作成するために利用できるさまざまなCADソフトウェアが開発された。効果的なものもあれば、難しすぎたり制限の多いものもある。
したがって、特定の業種に適したCADアプリケーションを選択する必要があります。機械技師や板金成形工程に適したCADソフトは、建築設計にはあまり効果的でないかもしれませんし、その逆もあります。特定のプロトタイプの要件に最も適したCADプログラムを探してください。
図面の簡素化
コンピュータ支援設計（CAD）は、同一のプロトタイプを複数の方法で設計することを可能にします。不要な加工段階を減らすために、図面はわかりやすく書きましょう。複雑な部品の場合は、図面を2つのセクションに分割し、後でまとめるとよいでしょう。
結論
メーカーはしばしば、コスト削減や将来起こりうる問題を未然に防ぐためにサンプルを使用する。CNCフライス盤を使って試作品を作り、テスト段階を進めるのがベストだろう。
この記事に従うことで、高品質の製品を作るための実用的なプロトタイプを作ることができる。
