すぐに役立つ! メカパーツ設計の秘訣(1) 円柱状のパーツはCNC旋盤加工

ICTを駆使した独自のデジタルマニュファクチャリングシステムにより、カスタムパーツの試作から小ロット生産をオンデマンドかつ画期的な速さで受託製造するプロトラブズ。
国内でも3,000社様近くにご利用頂いている同社から、切削加工および射出成形品を効果的かつコスト効率良く設計し、材料を選択するためのアドバイスや提案をお伝えします。

かつては円柱状のパーツは旋盤で、それ以外の形状はフライス盤などで加工することが一般的でしたが、進化したCNCマシニングセンターや回転工具(エンドミル)を備えたCNC旋盤加工機の登場によって、それぞれの加工範囲が広がり、同じような丸い形状であっても容易に切削加工できるようになり、2つの加工方法の線引きが明確ではなくなりました。

もちろん、明らかに旋盤で加工するべきというわかりやすい形状もあります。スプールバルブのピストンやパイプ状の油圧制御用の接合パーツなどには、円柱の表面に溝やフランジなど軸対称の複雑な形状があり、その内部も加工の難しい形状になっていて、明らかに旋盤で加工したほうが良い、と考えられます。

逆に、四角いバルブハウジングのようにフライス加工された広い面に細かなポケット形状があり、旋盤加工した円柱パーツが組み合うような横穴形状があるパーツであれば、旋盤がいかに高度な回転工具を備えていたとしても、旋盤で加工するべき形状ではありません。

図1 CNC旋盤に金属製の棒材を取り付け、固定した状態

ホースのねじ込み式継手、平らな加工面とネジ穴を持つ芝刈り機のドライブシャフトなどは、プロトラブズの旋盤加工による試作パーツをご用命ください。

これらのような円柱状のパーツは、マシニング加工よりも旋盤加工が適しています。円柱の中央部に溝形状がある場合には、マシニングセンターではなく、旋盤で加工したほうが良いということになります。

パーツの形状が旋盤加工に向いているかはっきりしない場合の判断方法として、コップとコーヒーカップを思い浮かべると良いでしょう。コップの例としては、ごく標準的な形で、表面が滑らかであり高さが直径の数倍であれば、旋盤の演習課題にもなるような形状です。これに対し、持ち手のあるコーヒーカップになると、突き出たハンドルと指を入れる穴形状があるため、旋盤加工だけでは製作が難しくなります。

小型のダンベルのような形状は簡単に旋盤で加工できます。握り手の部分は幅が広く、球形の部分との境に比較的深くくぼんだ箇所があり、旋盤であれば溝加工も駆使して製作できます。

形状としては缶や植木鉢などのような円筒形状が旋盤加工に向いている典型的な例です。向かない形状としては、バッテリパックの筐体や写真のフレームなどの四角いものが挙げられます。

加工可能なサイズは、パーツの直径がφ4.0㎜からφ75.0㎜、長さが6.0㎜から228.0㎜まで対応しています。先端がシャープエッジになる円錐形状では、角度(両角)が30度よりも大きければ加工が可能です。

前述したように、弊社のCNC旋盤はマシニングセンターの機能も備えています。それによって、パーツの回転軸に対し垂直あるいは平行方向に穴を開けたり、平面形状を加工することもできます。

図2 プロトラブズの旋盤加工では、上図のような穴加工が可能です

回転軸に対し垂直方向の穴であれば最小径φ2.0㎜、回転軸に対し平行方向の穴であれば、最小径φ1.0㎜まで対応可能です。ネジの規格もUNC、UNF、メートル規格に対応しています。

旋盤加工、マシニング加工どちらを選択するかについては、3D CADデータをアップロードいただければ、弊社の自動化された見積りシステムで解析してオンライン見積りにて回答します。見積り画面で「マシニング加工」または「旋盤加工」を選択していただくと、その場で費用の違いを確認できるほか、3Dビューにて加工後の状態を比較したり、ねじサイズの選択をするなど、どの加工方法が最適かを選択していただくことができます。旋盤による加工ができない材料や形状の場合は、加工方法を選択する項目は表示されません。

従来のマシニングセンターによる加工方法に加え、旋盤加工を新たなオプションに追加することで加工時間をさらに短縮し、材料の無駄をなくすことが可能になりました。ぜひこちらから3D CADデータをアップロードして、お見積りをご依頼ください。

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