あなたが製品開発に取り組んでいる製品エンジニアまたは調達の専門家である場合 - 自動車部品のいずれであろうと, 医療機器, または産業用ツール - プロトタイプCNC加工 デザインのアイデアを物理的に変えるためのあなたの頼りになるソリューションですか, テスト可能なモデル. 手動機械加工とは異なり, CNC (コンピューター数値制御) 事前にプログラムされたコードを使用して、比類のない精度で材料をカットおよび形成します, 大量生産の前にデザインを検証するのに理想的です. このガイドは、プロセスのすべてのステップを分類します, 重要な技術的なヒント, 実世界の例, 信頼できるプロトタイプを効率的に取得するのに役立つデータ.
1. プロトタイプCNC加工とは何ですか?
初め, 基本を明確にしましょう: プロトタイプCNC加工 コンピューター制御の工作機械を使用して、小型バッチプロトタイプまたは低容量部品を作成する製造プロセスです. デジタルデザインをフォローすることで機能します (3Dモデル) カットする, カーブ, または、アルミニウム合金などの原材料を粉砕します, プラスチック, またはスチール - 製品の正確な形状に.
このプロセスの中心的な目標は次のとおりです:
- テストします フォームとフィット デザインの (例えば。, 新しいギアは既存のコンポーネントに適合します?).
- 検証します 機能 (例えば。, 医療機器の一部は繰り返し使用に耐えることができますか?).
- デザインの欠陥を早期に特定します (例えば。, ブラケット内の弱点) 後で費用のかかる変更を減らすため.
なぜそれが重要なのか: ポータブル電動工具を開発するスタートアップは、最初のプロトタイプに3D印刷を使用したか. 3Dプリントされた部分は正しく見えました, ツールのトルクを処理できませんでした. に切り替えます プロトタイプCNC加工 アルミニウム合金を使用すると、ハンドルを強化する必要性を明らかにした機能的なプロトタイプを彼らに与えました。 3 大量生産における数ヶ月の作り直し.
2. 段階的なプロトタイプCNC加工プロセス
プロセスにはあります 5 キーステージ, プロトタイプが設計基準を満たすためにそれぞれ重要です. ステージのテーブルを使用します 2.2 機器をプロジェクトのニーズに合わせます.
2.1 デザイン & プログラミング: 基礎を置きます
機械加工前, 明確なデジタル設計と機械可読コードが必要です:
- 3Dモデリング: CADソフトウェアを使用します (例えば。, SOLIDWORKS, Autocad) プロトタイプの詳細な3Dモデルを作成します. 正確な寸法を含めます (例えば。, 100x50x5mm) と公差 (例えば。, 精密部品の±0.05mm).
- カムプログラミング: 3DモデルをCNCコードに変換します (Gコード) CAMソフトウェアを使用します (例えば。, Mastercam, 融合 360). このコードはマシンに指示されます:
- The カッティングパス (ツールが移動する場所).
- スピード (ツールがどのくらい速く回転します).
- フィードレート (ツールが素材をどれだけ速く移動しますか).
ヒントの場合: 複雑な部品の場合 (例えば。, 穴とスロットを備えたプロトタイプ), CAMソフトウェアに「ToolPathシミュレーション」を追加します. これにより、エラーを見つけることができます (素材にクラッシュするツールのように) 機械加工前 - 時間と材料を節約します.
2.2 機器の選択: 適切なCNCマシンを選択してください
すべてのCNCマシンがすべてのプロトタイプで機能するわけではありません. あなたの部分の複雑さと素材に基づいて1つを選択してください:
| CNCマシンタイプ | 重要な機能 | に最適です |
| 3-軸CNC | xに沿って移動します, y, Z軸; 単純, 費用対効果. | 基本的なプロトタイプ (例えば。, フラットブラケット, プラスチックエンクロージャー). |
| 4-軸CNC | 1つの軸の周りに回転を追加します (A軸); 湾曲した機能を備えた部品を処理します. | ギアのような部品, 円筒形のハウジング. |
| 5-軸CNC | 2つの軸の周りに回転します (AおよびB); マシンは、あらゆる角度から複雑な形をしています. | 高精度部品 (例えば。, 航空宇宙コンポーネント, 医療インプラント). |
2.3 材料の選択 & 固定
最終製品に一致する素材を選択してください (実際のパフォーマンスをテストします) シフトを避けるためにマシンに固定します.
2.3.1 プロトタイプCNC加工のためのトップ材料
| 材料 | キープロパティ | に最適です |
| アルミニウム合金 (6061-T6) | 軽量 (2.7 g/cm³), 機械加工しやすい, 強い. | 自動車部品, ツールハウジング. |
| ABSプラスチック | 低コスト, 耐衝撃性, 低ストレス部品に適しています. | 電子エンクロージャー, 消費者製品プロトタイプ. |
| ステンレス鋼 (304) | 耐性耐性, 高強度 (515 MPA引張強度). | 医療機器, 食品加工装置. |
| ポリカーボネート (PC) | 透明, シャタープルーフ, 耐熱性 (最大135°C). | 目に見える部分 (例えば。, ディスプレイカバー, 照明器具). |
2.3.2 材料固定のヒント
- 使用 真空チャック フラット用, 薄い材料 (例えば。, 2MM PCシート) - マークを残さずに材料を均等に保持します.
- 厚い材料用 (例えば。, 10MMアルミニウムブロック), 使用 ソフトジョークランプ 引っ掻くのを防ぐためにゴムが並んでいます.
2.4 荒れ & 仕上げ: プロトタイプを形作ります
これらの2つの段階は原料を正確なプロトタイプに変えます:
| ステージ | 使用されるツール | 重要なパラメーター | ゴール |
| 荒れ | 大きなエンドミル (10-16mm直径) | 切断速度: 150-300 m/my; フィードレート: 50-200 mm/min | 取り除く 70-90% 過剰な材料の迅速; 仕上げのために0.1-0.3mmを残します. |
| 仕上げ | 小さなエンドミル (2-6mm直径) | 切断速度: 100-250 m/my; フィードレート: 20-80 mm/min | 正確な寸法と表面の品質を満たすために部品を改善する (ra 0.8-1.6 μm). |
ケーススタディ: 医療機器会社がステンレス鋼のプロトタイプを機械加工してラフ化をスキップして、直接仕上げに行きました. 小さなエンドミルがかかりました 4 余分な材料を除去し、途中で鈍くする時間 - 部品を誘発する. ラフングを追加すると、合計時間を削減します 1.5 時間と仕上げツールを保存しました.
2.5 後処理 & 品質検査
機械加工後, テストのためにプロトタイプを準備し、その品質を検証します:
- 後処理:
- deburring: 鋭いエッジを削除するには、討論ツールまたは400グリットのサンドペーパーを使用してください (テスト中の怪我を防ぎます).
- クリーニング: イソプロピルアルコールで部品を拭きます (プラスチック用) または脱脂剤 (金属用) 切断液を削除します.
- 表面処理 (オプション): 陽極酸化を追加します (アルミニウム用) または絵画 (美学のため) 必要に応じて.
- 品質検査:
- aを使用します キャリパー 寸法を確認します (例えば。, 穴の直径, 長さ).
- aを使用します 測定機を調整します (CMM) 高精度部品用 (±0.01mm以内の耐性を保証します).
- テスト機能 (例えば。, プロトタイプヒンジの場合, スムーズに開閉するかどうかを確認してください 100 時代).
3. プロトタイプCNC加工の利点
3D印刷または手動機械加工でこのプロセスを選択する理由? これが最高の利点です, データに裏付けられています:
- 高精度 & 再現性: CNCマシンは、±0.005mmのタイトな許容範囲を達成します。手動加工よりも優れています (±0.1mm). これは、あなたが作成するすべてのプロトタイプが同一であることを意味します, これは、一貫性をテストするために重要です.
- 現実的な素材シミュレーション: 最終製品と同じ素材を使用します (例えば。, 車部品用のアルミニウム), 部品が実際に使用する方法について正確なフィードバックを得る. 3D印刷, 対照的に, 多くの場合、最終的な材料プロパティと一致しないプラスチックを使用します.
- 優れた表面の品質: 仕上げステージは滑らかな表面を生成します (ra 0.8 μm) 高い美的基準を満たす - 消費者製品や目に見える部品には重要.
- 広いアプリケーション範囲: 以下の表に示すように, 主要な業界で使用されています:
| 業界 | 一般的なプロトタイプの使用 |
| 自動車 | エンジンコンポーネント, ブラケット, 内部部品. |
| 医学 | 手術ツールの部品, インプラントプロトタイプ, デバイスハウジング. |
| 工業デザイン | 消費者製品シェル (例えば。, 電話ケース), 家具部品. |
4. 制限 & それらを克服する方法
その間 プロトタイプCNC加工 強力です, 課題があります。これらに対処する方法はここにあります:
- 料金 & スピード: 複雑なプロトタイプ (例えば。, 5-軸部) 費用がかかります \(200-\)500 そして、取ってください 3-5 日.
解決: 単純な部品用, 3軸CNCを使用します (費用 30% 5軸未満) 小さなバッチを注文します (1-5 部品) スケーリング前にデザインをテストします.
- 高い技術的要件: CNCマシンの操作とプログラミングGコードにはスキルが必要です.
解決: サプライヤーと提携します (Yiguテクノロジーのように) ターンキーサービス、つまりデザインを処理します, プログラミング, そしてあなたのための機械加工.
- 物質的な制限: いくつかの材料 (例えば。, 柔らかいゴム) CNCで機械加工するのは難しいです.
解決: 柔軟な部品の場合, CNC加工を組み合わせます (ハードコンポーネント用) 3D印刷付き (ソフトパーツ用) ハイブリッドプロトタイプを作成します.
プロトタイプCNC加工に関するYiguテクノロジーの見解
Yiguテクノロジーで, サポートしています 400+ 最適化するクライアント プロトタイプCNC加工 自動車用, 医学, および産業プロジェクト. チームが犯す最大の間違いは、デザインを過度に補完することであると考えています。コストと加工時間を増やす不必要な機能を採用することです. 私たちの解決策: 「CNCの設計」レビューサービス - 3Dモデルの簡素化に役立ちます (例えば。, 複雑な曲線をマシンの形状に置き換えます) 機能を失うことなく. また、速いターンアラウンドも提供しています (2-3 3軸部品の日) そして、高精度のCMMテストを使用して、すべてのプロトタイプがあなたの仕様を満たしていることを確認してください. これにより、クライアントrがカットされます&d時間 25% 平均して.
よくある質問
- プロトタイプCNCの機械加工にはどれくらいの時間がかかりますか?
複雑さに依存します: シンプルな3軸プラスチックプロトタイプ (100x50x5mm) 取る 1-2 日. 複雑な5軸のステンレス鋼の部品が取られます 3-5 日 (設計と検査を含む).
- プロトタイプCNCの機械加工は、3D印刷よりも高価です?
小さい場合, 単純な部品 (例えば。, 50x50x5mmプラスチックブラケット), 3d印刷は安価です (\(30-\)50 vs. \(80-\)120 CNC用). しかし、大きなために, 高強度部品 (例えば。, アルミニウム自動車コンポーネント), CNCはより費用対効果が高くなります - 3D印刷には高価な高性能樹脂が必要になります, 2倍高価にします.
- CNC加工をプロトタイプで作ることができます。内部機能を備えた部品を作成できます (例えば。, 中空チャネル)?
はい - 4軸または5軸機付き. 例えば, 内部フローチャネルでアルミニウムプロトタイプバルブを機械加工しました (1mm直径) 5軸CNCを使用します. 3Dモデルが内部機能を明確に示していることを確認してください, 複雑な機械加工の経験を持つサプライヤーを使用します.
