CNC加工プロトタイプと部品のためのトップ18の設計ルール

CNC加工プロセスは、減法製造プロセスです。高精度のカッターで原材料を除去することで設計モデルを取得します。CNC加工プロトタイピングサービスは、プロトタイプと小ロット生産に適しています。しかし、設計段階では、欠陥や低い実現可能性を避けるために以下を考慮する必要があります：

肉厚

0.04インチ（1 mm）未満の薄い肉厚セクションは避けてください。薄肉は加工中にたわみ、取り扱い中に破損する可能性があります。最小肉厚は0.08インチ（2 mm）以上が推奨されます。0.25インチ（6 mm）を超える厚い肉厚は、工具たわみを防ぐために荒加工が必要になる場合があります。

内側の角

鋭い内側の角は物理的に加工できないことがよくあります。少なくとも0.04インチ（1 mm）の最小半径の角を指定してください。大きな内側フィレットは強度が増します。切削工具の直径のためのクリアランスを確保してください。非常に狭い角は、放電加工または二次研削が必要になる場合があります。

外側の角

外側の鋭い角は可能ですが、高応力集中点です。0.02インチ（0.5 mm）以上の半径付き角は強度を大幅に向上させます。尖った外側の角は排除してください。面取りは金型からの部品取り出しを助けます。

リブとガセット

加工中に振動やたわみが発生しやすい薄肉セクションを補強するために、リブとガセットを追加してください。リブはクランプ領域の近くに配置してください。リブは熱を放散し、部品の安定性を向上させるのに役立ちます。リブの端は丸く保ってください。

ボスとパッドの高さ

小さなボスとパッドには、0.02インチ（0.5 mm）以上の最小厚さが推奨されます。簡単にたわむ可能性のある長くて細いポストや突起は避けてください。オーバーハングの下にフライスカッターの直径のためのクリアランスを確保してください。

穴のサイズ

穴径は1/8インチ（3 mm）未満に制限してください。0.04インチ（1 mm）以下の穴は加工が難しく、小さなドリルビットが簡単に折れます。ドリルポイント角度のためのクリアランスを確保してください。

微小なディテールを避ける

0.010インチ（0.25 mm）未満の細かいディテールや繊細な形状はうまく製造されません。小さなテキストやロゴは判読不能な塊になります。最小の判読可能なテキストの高さは0.12インチ（3 mm）です。

公差

通常のプロセス変動を許容する合理的な公差を指定してください。一般的なプロトタイピングでは+/- 0.005インチ（0.127 mm）を許容します。より厳しい公差は、より多くの加工時間とコストがかかります。

表面仕上げ

より細かい表面仕上げには、より緩やかなステップオーバーと遅い速度/送りが必要です。一般的に指定される粗さ値は125〜250マイクロインチRaの範囲です。32 Raまでの仕上げが可能です。

部品重量

より重い部品は、より大きな治具を必要とし、高速時に振動しやすくなります。大きな部品を分割して、各部品の重量を25ポンド（11 kg）以下に保つことを検討してください。可能な限り質量を削減してください。

材料選択

部品の寸法に適切にサイズ設定された均質で安定した材料を使用してください。特徴に対して粒の大きい材料は避けてください。硬い金属は剛性が高いですが、加工がより困難です。

セットアップ時間の削減

加工性を助けるために、複雑な治具やインデキシングを最小限に抑える設計をしてください。適切であれば複数の部品を1つに結合してください。標準的な治具位置決め点はローディングを高速化します。

工具のアクセシビリティ

エンドミルがすべての内側の角と特徴に到達するための適切なアクセスを確保してください。深い袋穴、壁内のボス、複雑な内部形状は制限してください。5軸加工はアクセシビリティを向上させます。

製造性を考慮した設計

加工プロセスに適した実証済みの設計原則を使用してください。不要な操作は避けてください。部品上および部品間で繰り返し使用される特徴を標準化してください。生産を念頭に置いて設計してください。

設計変更

設計の改訂と改善のための計画を立ててください。主要な寸法を簡単に変更できるようにモデルをパラメトリックにしてください。CNC加工は設計反復の迅速なターンアラウンドを可能にします。変更履歴とバージョン管理を維持してください。

抜き勾配

すべての垂直面に1〜2度の抜き勾配を組み込んで、金型や治具からの部品取り出しを可能にしてください。抜き勾配は、作業面に沿って切削工具を引くのに役立ちます。

アセンブリを避ける

可能であれば、複数のコンポーネントを1つの加工部品に結合することで、プロトタイピングを簡素化します。アセンブリにはコンポーネントとハードウェアのインターフェースが必要です。

標準コンポーネント

可能な場合は、カスタム加工コンポーネントの代わりに、カタログ標準のハードウェアや購入品を使用してください。標準的なファスナー、ハンドル、ヒンジ、ギア、アクセサリーはコストを節約します。

これらの設計ガイドラインを考慮することで、効率的に加工され、工具の問題を回避し、公差を満たし、適切な仕上げを持ち、取り扱いと組み立てが可能なCNC加工プロトタイプを作成するのに役立ちます。その結果、より迅速なターンアラウンドとプロトタイピングコストの削減が実現します。

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