3-軸CNC加工プロトタイプモデリングプロセス: 精密部品のガイド

あなたがプロトタイプパーツの作成を担当する製品エンジニアまたは調達の専門家である場合 - 自動車コンポーネント用であろうと, 電子エンクロージャー, または産業用備品 - 3-軸CNC加工プロトタイプモデリングプロセス 速度と精度のための最も信頼できるツールです. 複雑な5軸機とは異なります, 3-軸CNCは、手頃な価格と精度のバランスをとります, ほとんどのプロトタイププロジェクトに最適です. このガイドは、プロセスのすべての段階を分解します, 間違いを避け、完璧な結果を得るのに役立つ現実世界の例とデータがあります.

1. プロトタイプモデリングのための3軸CNC加工とは何ですか?

初め, 基本を簡素化しましょう: 3-軸CNC加工プロトタイプモデリング 3つの線形軸に沿って切削工具を移動するコンピューター制御マシンを使用します (x, y, およびz) アルミニウムのような原材料を形作る, プラスチック, またはスチール - プロトタイプ部品. プロトタイプで最も一般的なCNCメソッドです。:

費用対効果: 3-軸機はそうです 30-50% 5軸モデルよりも安い, 小型バッチプロトタイプに最適です.
速い: 単純な部品を機械加工できます 1-3 時間, vs. 3Dプリントの長いリードタイム (特定の材料用).
汎用性: 金属で動作します, プラスチック, 複合材料 - さまざまな材料の動作をテストするのに最適です.

なぜそれが重要なのか: プラスチック製の電子エンクロージャープロトタイプを作成するスタートアップが最初に3D印刷を使用した. 印刷された部品は熱の下でゆがんでいました, そこで、彼らは3軸CNCに切り替えました. CNCプロトタイプはゼロワーピングを持ち、最終的な制作デザインに一致しました。 2 週の数週間.

2. 3軸CNC加工プロトタイプモデリングプロセスのコアステージ

The 3-軸CNC加工プロトタイプモデリングプロセス 4つのシーケンシャルステージがあります。. ステップをスキップまたは急ぐことは、欠陥のあるプロトタイプにつながります. 以下は詳細な内訳です, さらに、重要なパラメーターの比較テーブル.

2.1 荒れ: 余分な材料を取り除きます

ラフ化は、最初で最速の段階であり、削除します 70-90% プロトタイプの最終形状に近づくための原材料の過剰の.

重要なツール: 高速スチール (HSS) またはカーバイドエンドミル (2-4 より速い切断のためのフルート).
パラメーター:
切断速度: 100-300 m/my (材料によって異なります。アルミニウムは鋼よりも速い速度が必要です).
フィードレート: 50-200 mm/min (より高いレートは効率を高めます, しかし、超えないでください 200 ソフトプラスチックのmm/min).
ゴール: 最終寸法の0.5〜1mm以内に空白を取得します。ここで完全な表面品質が必要ではありません.

2.2 セミフィニッシング: 最終的な精度の準備

セミフィニッシングは二次表面を滑らかにします (穴や端のように) 最終段階の部品を準備します. 複数の機能を備えた部品にとって重要です (例えば。, 穴とスロットを備えたプロトタイプブラケット).

重要なツール: 4-フルートカーバイドエンドミルズ (ラフ化ツールよりも表面の滑らかさを改善します).
パラメーター:
切断速度: 80-250 m/my (ツールの摩耗を減らすために、ラフよりも遅い).
フィードレート: 30-100 mm/min (精度を向上させるために遅い).
ゴール: 最終寸法の0.1〜0.3mm以内に部品を持ち込むと、中心の表面が基本設計仕様を満たす必要があります.

2.3 仕上げ: 正確な設計要件を満たします

仕上げは、プロトタイプが最終的な形と精度に達する場所です. この段階は、主要な機能表面に焦点を当てています (例えば。, ギアの歯またはハウジングの交配面).

重要なツール: 6-フルートカーバイドエンドミルまたはボールノーズツール (湾曲した表面用).
パラメーター:
切断速度: 50-200 m/my (精度のためにすべての段階の中で最も遅い).
フィードレート: 10-50 mm/min (表面の傷を避けるために遅い).
ゴール: ±0.01-0.05mmの寸法精度と制御形状/位置公差を達成します (例えば。, 穴が部品の中心に完全に整合するようにする).

2.4 最終仕上げ: 表面の品質を高めます

最後のステップ - ファイナル仕上げ - 部品の寸法を変更せずに表面の粗さを改善する. 機能に滑らかさを必要とする部品には不可欠です (例えば。, シリンダーでスライドするピストン) または美学.

一般的な方法: サンディング (と 400-800 グリットサンドペーパー), 研磨 (金属用の金属ポリッシュ), またはビーズブラスト (マット仕上げの場合).
ゴール: 表面の粗さをRAに減らします 0.4-1.6 μm (RAから 3.2-6.3 フィニッシング後μm).

ステージ比較テーブル

ステージ	ツールタイプ	切断速度 (m/my)	フィードレート (mm/min)	寸法耐性	表面の粗さ (ra)
荒れ	2-4 フルートHSS/炭化物	100-300	50-200	±0.5-1mm	6.3-12.5 μm
セミフィニッシング	4-フルートカーバイド	80-250	30-100	±0.1-0.3mm	3.2-6.3 μm
仕上げ	6-フルートカーバイド/ボールの鼻	50-200	10-50	±0.01-0.05mm	1.6-3.2 μm
最終仕上げ	サンドペーパー/ポリッシュ	n/a	n/a	変更はありません	0.4-1.6 μm

3. 成功する3軸CNCプロトタイプモデリングのための重要なヒント

明確なプロセスでさえ, 小さな間違いはプロトタイプを台無しにする可能性があります. プロジェクトを順調に進めるための3つの実証済みのヒントがあります:

最初にマシンを調整します: 不整合された3軸マシンは、0.1mm以上の寸法エラーを引き起こす可能性があります. ダイヤルインジケーターを使用して、開始する前に軸アライメントを確認します。すべてのプロトタイプに対してこれを行います, そして、それは私たちの欠陥率を削減します 25%.
ステージに適した素材を選択してください: 例えば, 金属部品の強度をテストしている場合, 同じ合金を使用します (例えば。, アルミニウム 6061) すべての段階で、ラフ化のためにプラスチックに切り替えないでください (金属の機械加工動作を模倣することはありません).
レイヤーのプログラム: CAMソフトウェアを使用します (融合のように 360) 各ステージを個別にプログラムします. これにより、粗いパラメーターとラフと調整することができます. コード全体を書き換えずに終了します.

ケーススタディ: スチールギアのプロトタイプを作るクライアントは、時間を節約するためにセミフィニッシングをスキップしました. 仕上げステージは、あまりにも多くの材料を削除する必要がありました, 不均一な歯の間隔につながります (0.15mmでオフ). 半仕上げを追加した後, 歯の間隔は±0.03mm以内で、設計要件を測定しました.

3軸CNC加工プロトタイプモデリングプロセスに関するYiguテクノロジーの見解

Yiguテクノロジーで, 最適化しました 3-軸CNC加工プロトタイプモデリングプロセス のために 400+ クライアント. チームが犯す最大の間違いはラフの急ぎであると信じています。. 私たちの解決策: 各素材のカスタムカムプログラムテンプレート (例えば。, アルミニウム対. ABSプラスチック) その事前に設定されたラフ化/仕上げパラメーター. これにより、プロトタイプのリードタイムが削減されます 20% 寸法精度を±0.02mm以内に保ちます. また、超滑らかな表面を必要とする部品の超音波研磨で最終仕上げをお勧めします (医療機器のコンポーネントのように).