CNC加工CAD設計: 10 精度のためのプロのヒント & 手頃な価格

CNCの機械加工はあなたのデジタルアイデアを物理的な部分に変えますが、最終製品の品質はあなたから始まりますCNC加工CAD設計. 最高のCNCマシンでさえ、設計されていないCADモデルを修正できません: 薄い壁は、機械加工中に振動して壊れる可能性があります, マチン可能な機能は、費用のかかる再加工を強制する可能性があります, そして、緊密な許容範囲は、生産に不必要な時間を追加する可能性があります. このガイドは崩壊します 10 CNC加工のためにCADデザインを最適化するための実用的なヒント, 実世界の例があります, データ, 一般的な問題の解決策. ドローンパーツを設計するか、医療ブラケットを設計するか, これらのルールは、お金を節約するのに役立ちます, 間違いを避けてください, そして、完全に機能する部品を取得します.

CADデザインがCNC加工を行うか、または破損する理由

CADデザインをCNCマシンの青写真と考えてください. 青写真に欠陥がある場合, 部品もそうです. 適切に最適化されたCADデザインは、3つの重要なことを行います:

1. 加工時間を短縮します: 単純, 機械加工可能な機能CNCマシンの動作をより速く作動させる - リードタイムを20〜30％カットする.
2. コストを削減します: 複雑な機能や無駄なデザインを避けることは、材料の使用を削減し、復刻を排除します (バッチあたり50〜500ドルを節約します).
3. 一部の品質を向上させます: 適切な許容範囲, 壁の厚さ, そして、エッジの半径は、部品が強いことを確認します, 正確な, そしてその目的に適合します.

例: 0.5mmの薄い壁を備えたプラスチックドローンフレームを設計したスタートアップ (CNC加工には薄すぎます). 最初 10 切断中に振動したフレーム, につながる 8 欠陥のある部品 (浪費 $200 素材で 2 生産日). CAD設計を1.5mmの壁に調整した後 (プラスチックの最小), 全て 10 次のフレームは完璧でした.

ヒント 1: 薄い壁のデザインを慎重に処理します (強さを犠牲にしないでください)

薄い壁は軽量の部分で一般的です (ドローンコンポーネントやホイッスルのように) しかし、CNCの機械加工には危険です. 研究は、壁の厚さが剛性に直接影響することを示しています。, 不正確な部品や破損につながります.

薄い壁の重要なルール:

• 材料による最小厚さ: 問題を回避するために、これらの基準に固執します:材料タイプミニム壁の厚さはいつ?金属 (アルミニウム, 鋼鉄)0.794 mmmetalsはプラスチックよりも硬いが、薄すぎると振動する。 (腹筋, ナイロン)1.5 mmplasticsは簡単に曲がります。機械加工中に壁が壊れます.
• 超薄い部品の代替: これらの制限よりも薄い壁が必要な場合, 使用 板金製造 instead of CNC machining. 板金は薄い構造用に設計されており、しばしば安価です (パーツあたり15〜20％を節約します).

ケーススタディ: オーディオブランドは0.8mmの薄いプラスチックスピーカーグリルを望んでいました. CNCの機械加工はグリルを壊し続けました, そこで彼らは板金に切り替えました. シートメタルグリルのコスト $3 それぞれ (vs. $5 失敗したCNC部品の場合) そして準備ができていました 1 より速い日.

ヒント 2: マチンブル機能を避けてください (CNCができないことを知っています)

すべてのCAD機能をCNCマシンでカットできるわけではありません. マシンが作ることができないものを設計します (湾曲した穴のように) 高価な代替プロセスを使用するか、デザインを作り直すことを強制します - プロジェクトの削減.

一般的なマチーン機能 & 修正:

例: 医療機器の設計者が、湾曲した穴をステンレス鋼の手術ツールに追加しました. CNCショップはそれを作ることができませんでした, そこで彼らはEDMを使用しました. EDMプロセスが追加されました $15 ツールごとに価値がありましたが、ツールは手術で完全に機能しました.

ヒント 3: 賢明に耐性を制御します (厳しい許容範囲=より高いコスト)

公差 (あなたのCADの寸法に部分がどれほど近いか) 重要ですが、タイトすぎる許容範囲は時間とお金を無駄にします. CNCマシンには、デフォルトの許容標準があります, そしてそれらを超えます (例えば。, ±0.1mmが機能する場合、±0.01mmを要求します) 機械加工に時間を追加します.

許容範囲を最適化する方法:

• 必要なときにのみタイトトレランスを使用してください: 例えば, 別のコンポーネントに適合する部分 (ギアのように) 厳しい許容範囲が必要です (±0.05mm). 装飾的な部分 (電話ケースのロゴのように) 緩い許容範囲を使用できます (±0.1mm).
• 許容範囲を一貫性に保ちます: 1つの設計でタイトとゆるい許容範囲を混合すると、CNCマシンが混同されます, 加工時間に10〜15％を追加します. 同様の機能については、1つの許容範囲を選択します.

コストの影響: のバッチ 50 ±0.01mmの許容範囲のアルミニウムブラケット $12 それぞれ (vs. $8 それぞれ±0.1mm許容値) - A $200 不必要な精度の違い.

ヒント 4: 機能的でない美的機能をカットします (重要なことに焦点を当てます)

美的機能 (派手な彫刻や不必要な溝のように) それは部品が時間とコストを追加するのに役立ちません. 美的機能を追加する前に, 聞く:

• 「この機能により、部分がより強力になりますか？?」
• 「これは後処理により後で追加できますか (絵画や彫刻のような)?」

後処理代替品:

• エレクトロポリッシング: 金属部品の表面を滑らかにします (1部あたり2〜5ドルの費用がかかります) CADに複雑な溝を追加する代わりに.
• スプレーペインティング: ロゴまたは色を追加します (1部あたり1〜3ドルの費用がかかります) テキストをパーツに加工する代わりに.

例: 家具ブランドは、機械加工されたテキスト付きの木製の椅子の脚を望んでいました. テキストを機械加工しました 10 脚あたりの分 (原価計算 $2 脚あたりの余分). 彼らはテキストの塗装に切り替えました $100 のバッチのために 50 足.

ヒント 5: キャビティの深さと幅の比率を最適化します (ツールの破損は避けてください)

キャビティ (部分のくぼみ, 電話ケースのインテリアのように) CNCの機械加工では難しいです. 深すぎる空洞は「ツールハンギング」を引き起こします (ツールが曲がります), チップの蓄積 (削除するのは難しい), またはツールの破損さえ (壊れたツールあたり20〜100ドルの費用がかかります).

空洞の黄金律:

• The cavity depth should be それ以上 4 その幅の倍 (ツールの安定性を確保するため). 例えば:
  • 空洞の幅15mmの場合, その深さは60mmを超えてはなりません (15mm× 4).
• より深い空洞の場合 (まで 6 幅の時間), より長いツールを使用しますが、より高いコストを期待してください (長いツールは5〜15ドル高価です) より遅い機械加工.

データポイント: aとのキャビティ 4:1 比率があります 5% 欠陥率. aとのキャビティ 7:1 比率があります 30% 欠陥率 (ツールの破損のため).

ヒント 6: 合理的な半径を内側のエッジに追加します (ツールの形状を操作します)

CNC切削工具は円筒形です - 彼らは完全な鋭い内側のエッジを切ることができません. 鋭いエッジを強制しようとすると、ツールが損傷します, 機械加工を遅くします, または、ラフな仕上げを残します.

内側のエッジを設計する方法:

• エッジ半径= 130% ツール半径の: これにより、ツールがスムーズに適合します. 例えば:
  • 半径5mmのフライスツールを使用する場合, 内側のエッジ半径を6.5mmに設定します (5mm× 1.3).
• 90°のエッジの場合 (必要に応じて): Add an アンダーカット (小さなノッチ) 鋭いエッジを作ろうとする代わりに. アンダーカットにより、ツールはダメージを受けずにコーナーに到達できます.

例: 自動車部品デザイナーは4mm半径ツールを使用しましたが、0mmのシャープな内側のエッジを設計しました. ツールは部品を傷つけました 3 時代 (浪費 $60 素材で). エッジ半径を5.2mmに調整した後 (4mm× 1.3), 次は 20 部品は完璧でした.

ヒント 7: スレッドの長さを制御します (長くは必ずしも良いとは限りません)

ねじれた穴は、一緒にねじ込む必要がある部分で一般的ですが、長い糸は不要です. エンジニアリングの常識は、最初の3〜4個のスレッドがほとんどの作業を行うと言います; より長いスレッドは、材料と機械加工時間を追加するだけです.

スレッド長ルール:

• 最大スレッド長: 3 穴の直径の倍. 直径10mmの穴, スレッドを30mm以下に保持します.
• ブラインドホール (出口なし): 下部に未読のセクションを追加します (2-3mm). これにより、CNCスレッドツールが立ち往生することなくスレッドを完成させることができます (壊れたツールを削減します 40%).

コスト削減: 50mmから30mmの50mm穴のスレッドを短縮する (3×10mm直径) 保存 $1.50 バッチのパーツごと 100 (合計 $150 保存).

ヒント 8: あまりにも小さい機能を避けてください (彼らは機械加工ボトルネックです)

CNCマシンの最小ツールサイズよりも小さい機能は大きな問題を引き起こします. ほとんどのCNCマシンは2.5mm以下のツールを使用しています。 (高い) ツールと速度を落とす機械加工.

代わりに何をすべきか:

• 小さな機能を拡大します: もし可能なら, 2.5mm以上の設計機能. 例えば, 1mmの穴は2.5mmまで拡大できます (ほとんどの用途ではまだ機能的です).
• 必要な場合にのみ特別なツール: 小さな機能が必要な場合 (小さなネジ用の1mmの穴のように), 1部あたり5〜10ドルの追加料金を支払うことを期待してください (特別なツール用) 1〜2日待ちます.

例: 時計職人は金属時計ケースに1.5mmの穴を望んでいました. CNCショップでは、特別な1.5mmツールを使用しました, これが追加されました $8 ケースごと (vs. $3 2.5mm穴の場合). のために 50 ケース, それだけです $250 エクストラ - 彼らは穴をわずかに拡大することで救うことができたかもしれません.

ヒント 9: 標準サイズに穴を設計します (時間を節約します & お金)

穴に標準のドリルビットサイズを使用することは、CADデザインを最適化する最も簡単な方法の1つです. 標準サイズは機械よりも高速です (CNCショップにはこれらのビットがあります) そして安く (カスタムツールは必要ありません).

穴の重要なルール:

• 標準サイズを使用します: 一般的な標準サイズには2mmが含まれます, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm (メトリックの場合) と1/8 ", 1/4」, 3/8」 (帝国のために).
• 非標準の穴: 標準以外のサイズを避けられない場合 (例えば。, 2.7mm), キャビティ深度ルールに従ってください: 深さ≤4×直径. 2.7mmの穴は、10.8mmよりも深くなければなりません.

時間の節約: 標準の4mmホールがかかります 2 機械への議事録. 標準以外の4.2mmの穴があります 5 分 (店はカスタムビットを見つけたり注文する必要があるので) - 賞賛 3 バッチの穴あたりの分 100 (5 合計時間).

ヒント 10: テキストを簡素化します & レターデザイン (後で追加します)

CADデザインのテキストまたはロゴは見栄えが良いかもしれません, しかし、彼らは不必要な加工時間を追加します. CNCマシンは、各文字を個別に切断する必要があります, 1部あたり5〜15分かかることがあります (テキストサイズに応じて).

より良い代替:

• テキストの後処理を追加します: スプレーペイント, レーザー彫刻, またはステッカーはより安価で高速です. 例えば:
  • スプレー塗装コストを介して追加されたロゴ $1 パーツごと (vs. $3 ロゴをCADデザインに加工するため).
  • レーザー彫刻は、機械加工よりも正確です (小さなテキストに最適です) そして、1部あたり2〜4ドルの費用がかかります.

例: プロモーションブランドは、「会社名」を機械加工したことを望んでいました 100 アルミニウムキーチェーン. テキストを機械加工しました $3 キーチェーンごと ($300 合計). レーザー彫刻に切り替えると、コストが削減されます $2 キーチェーンごと ($200 合計) 準備ができていました 1 より速い日.

CNCの機械加工CAD設計に関するYiguテクノロジーの視点

Yiguテクノロジーで, 優れたCNC部品は素晴らしいCADデザインから始まることを知っています. 私たちはクライアントと協力してデザインを最適化します。, 許容度の調整, また、機械加工が始まる前に機能を簡素化します. この積極的なアプローチにより、クライアントはコストを15〜30％節約し、リードタイムを2〜5日削減します. また、CADデザインチェックリストも共有しています (に基づいて 10 上記のヒント) クライアントが一般的な間違いを避けるのを助けるため. 私たちのために, CADデザインは描くだけではありません。それは、部品が機械加工可能であることを確認することです, 手頃な価格, そしてその目的に適合します. プロトタイプを設計するか、生産実行を行うか, 私たちはあなたのCADモデルを完璧な部分に変えるためにここにいます.

CNC加工CAD設計に関するFAQ

1. CNCの機械加工CADデザインで新しいデザイナーが犯す最大の間違いは何ですか?

最も一般的な間違いは、薄すぎる壁を設計することです (金属の場合は0.794mm未満、プラスチックでは1.5mm未満). これは、振動部品につながります, 破損, そして無駄な素材. デザインを完成させる前に、材料の最小壁の厚さを常に確認してください.

2. CNC加工と3D印刷に同じCADデザインを使用できますか?

いいえ - CNCの機械加工と3D印刷には、要件が異なります. 3D印刷用のCADデザインには、CNCが処理できない薄い壁や複雑な内側の空洞がある場合があります. 例えば, 0.8mmの壁を備えた3D印刷部品が機能します, しかし、CNC加工でも同じ設計が失敗します. 各プロセスのCAD設計を調整する必要があります.

3. 機械加工でCADデザインを最適化するのにどれくらいの時間?

CADデザインを最適化します (機能を簡素化します, 標準サイズを使用します, 耐性の修正) 加工時間を20〜30％節約します. 例えば, のバッチ 50 取る部品 10 最適化されていない機械を機械加工するのには、最適化された7〜8時間かかります。.