精密金属機械加工のプロセスでは、非常に鋭い内部コーナー、深くて狭い溝、または完全に直角のキャビティを備えた設計図によく遭遇します。これらの設計は 3D モデルでは合理的であるように見えますが、実際の CNC 加工ではツールの形状によって直接制限されます。
1. 工具径の物理的制限
ツールは無限に薄いわけではありません。それらには常に直径があります。例えば、一般的なエンドミルの最小径は約1mm（細い工具は壊れやすいです）。これはつまり：
- キャビティの内部コーナーは完全な直角に機械加工することはできず、丸いコーナーに「フライス加工」することしかできません。
- 溝が深くなると工具の剛性が低下し、振動や変形が発生する危険性が高くなります。
2. 角が丸いデザインの経験則
私たちの実際の経験に基づいて、キャビティの深さが9mm、内側のコーナー半径は、それ以上になるように設計することをお勧めします。3mm(深さの約1/3)。これにより、加工中に過度の摩耗を起こすことなく、工具をスムーズに挿入できます。
3. 深溝と工具剛性
多くの設計者は、深くて狭い溝を設計することを好みます。ただし、工具が長くなるほど剛性が低下し、切削中に曲がりやすくなり、次のような問題が発生する可能性があることを理解することが重要です。
- 溝底部の寸法精度が低下します。
- 表面仕上げが悪い。
- 工具の破損もあり、コストが増加します。
4. 設計者と調達者への推奨事項
描画段階でツールの幾何学的制限を考慮すると、いくつかの直接的な利点がもたらされます。
- 設計の実装が容易になり、修正とコミュニケーション時間が短縮されます。
- 「機械加工不可能な」設計による追加コストを回避します。
- 配送効率の向上。
このため、欧米のクライアントの多くは角の丸みや溝の幅に特別な注意を払って設計していますが、国内の工場やデザイナーはこれらの点を見逃している場合があります。
実際的な結論:
精密機械加工では、工具の形状が設計を製造できるかどうかを決定します。という単純な原理に従うことで、「コーナー半径はキャビティ深さの 1/3 以上、過度に深い/狭いスロットは避けてください。」多くの加工問題を回避できます。
ビシェンさんの経験
Bishen では、お客様の図面を確認し、加工を開始する前に半径とスロットの最適化を提案することで、プロセスの初期段階でこの原則を適用しています。これは、コストのかかる再設計を防ぐだけでなく、効率的な製造性、安定した品質、信頼性の高いリードタイムを重視する多くのヨーロッパおよび米国の製造業者の期待にも応えます。
