製造容易性設計(DFM)を活用したCNC加工のガイドをお探しですか?それなら、ここがまさにうってつけの場所です。本ガイドは、エンジニアが抱える主要な疑問にお答えします。
なぜDFMが重要なのか — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
製造容易性設計(DFM)とは、部品を「製造しやすく」、ひいては「低コストで生産できる」ように設計する手法のことです。加工が難しい部品は、コストがかさみ、時間がかかり、品質トラブルも起きやすくなります。高額な製造上の問題の多くは、現場ではなくCADの画面上で生まれているのです。
Ginwateでは、加工に着手する前に、すべての見積依頼についてエンジニアがDFMの観点からレビューを行い、問題点をお客様にご報告しています。以下は、私たちが頻繁に目にする10の代表的な問題と、その解決策です。
ルール1:深く狭いポケットを避ける — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
深いポケットを加工するには長い切削工具が必要になります。長い工具は切削力で撓み、表面粗さの悪化、寸法誤差、工具折損の原因となります。一般的な目安として、ポケットの深さは幅の4倍以内に抑えるのが望ましいでしょう。
悪い例: 幅8 mm、深さ50 mmのポケット(比率6:1)
良い例: 幅20 mm、深さ50 mmのポケット(比率2.5:1)、または部品を2つに分割する
ルール2:内側のコーナーにRを付ける — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
回転工具は丸いため、内側の鋭利な角を加工することはできません。すべての内コーナーには、少なくとも工具半径と等しいRを付ける必要があります。たとえば10 mmのエンドミルを使う場合、最小5 mmのコーナーRが必要となります。
コーナーRを大きくすれば、より大径の工具を使え、加工が速く、剛性も高まります。ポケット幅に余裕があるなら、最小値より30%大きいRを指定してください。コストはゼロで、加工時間が短縮できます。
ルール3:剛性を確保できる肉厚を設計する — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
薄肉壁は加工中に振動し、ビビりマークや表面粗さの悪化を引き起こします。アルミ材なら肉厚は0.8 mm以上、スチール材なら1.0 mm以上を維持してください。高さ25 mmを超える壁の場合、肉厚と高さの比率を1:15以上に抑えるのが望ましいです。
ルール4:段取り回数を最小化する — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
オペレーターが機械上で部品を再セットするたびに、時間とコストが発生します。重要な特徴部をできる限り少ない方向から、理想的には1〜2方向からアクセスできるよう設計してください。
部品底面の特徴部は通常、2回目の段取りが必要になります。重要な特徴部を底面に配置する必要がある場合は、同一工程でアクセスできる側面に移せないかを検討してください。
ルール5:不必要に厳しい公差を避ける — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
当社の公差ガイドでも触れたとおり、厳しい公差はコストを指数関数的に押し上げます。公差が指定されたすべての寸法について、「この公差は何の機能のためにあるのか?」と問い直してください。答えられないなら、おそらく厳しい公差は不要です。
機能を問わずすべての寸法に±0.01 mmの公差を付けた図面は、DFMの観点でレビューされていない設計だと言えます。
ルール6:標準のドリル径とねじ形状を使う — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
非標準のドリル径を指定すると、加工工場は特注の工具を発注せざるを得ず、リードタイムとコストが増加します。標準のメートル系またはインチ系のドリル系列を使用してください。ねじについても、独自ピッチではなく、標準のねじ形状(M3、M4、M5…またはUNC/UNF)を使用しましょう。
標準のタップやドリルは常に在庫がありますが、特殊サイズは1〜5日の納期増と工具追加料金がかかります。
ルール7:機械加工面への文字やロゴを避ける — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
彫刻による文字やロゴは、小径工具、低い送り速度、複数パスを必要とし、加工時間を大幅に押し上げます。識別表示が必要な場合は、レーザーマーキング(加工ではなく後工程)の採用を検討してください。こちらの方が速く、安く済みます。
ルール8:材料除去効率を最大化する — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
素材ビレットの90%を切削で除去するような部品は高コストです。除去した材料はすべて切粉になります。可能な限り、貫通穴、ザグリ穴、大きなポケットを設計に取り入れ、削り取る材料量を減らしましょう。
あるいは、板金加工、鋳造、押出など別の製造プロセスを使えば、加工量の少ないニアネットシェイプのブランクが得られないか検討してください。
ルール9:アンダーカットを避ける — 製造容易性設計を踏まえたCNC加工
アンダーカットとは、標準的な段取りでは工具からは見えない特徴部を指します。たとえば、特徴部の裏側の溝、Tスロット、裏側からの穴あけなどです。これらは特殊工具(Tカッターや延長リーチ工具)を必要とし、加工が遅く、コストが高く、ビビりも発生しやすくなります。
アンダーカットが本当に必要な場合は、加工工場が事前に段取りを計画できるよう、図面上で明示してください。多くのアンダーカットは、部品を2つに分割して締結具で接合することで回避できます。
ルール10:完全で曖昧さのない図面を提供する
最もコストのかかるDFM上の問題は「曖昧さ」です。エンジニアが図面の特徴を解釈する必要がある場合、あるいはさらに悪いことに推測する必要がある場合、結果として不良品となりやり直しになる可能性があります。以下を必ず含めてください:
- 材料、表面処理、一般公差規格を記載したタイトルブロック
- すべての重要寸法に明確な公差表示
- 必要箇所の表面粗さ表示
- すべてのねじ部の形状、深さ、公差
- 2D図面と併せて3D STEPファイル
すべての見積に無料DFMレビューを
Ginwateでは、すべての見積に弊社エンジニアによる無料のDFMレビューが含まれています。コストアップや品質リスクにつながる課題を指摘し、具体的な形状変更をご提案します。見積ページに部品ファイルをアップロードしていただければ、24時間以内に詳細なDFMレポートをお届けします。
関連するGinwateリソース
参考文献: ISO 2768 一般公差およびWikipedia: CNC。
製造容易性設計を踏まえたCNC加工に関するFAQ
製造容易性設計を踏まえたCNC加工は、すべてのプロジェクトに適していますか?
いいえ。製造容易性設計を踏まえたCNC加工が向いている案件とそうでない案件があります。当社では、部品に最適な仕様の選定をお手伝いしています。荷重、温度、ご予算をお知らせいただければ、最適な選択肢へとご案内します。多くのお客様は、最高級品ではなく、最初から適切なグレードを選ぶことでコストを抑えています。
Ginwateは製造容易性設計を踏まえたCNC加工部品をどれくらいの速さで出荷できますか?
製造容易性設計を踏まえたCNC加工の大半の案件で、4時間以内に見積を提示します。リードタイムは試作で5〜10日、量産で2〜3週間です。在庫がある場合、特急案件は72時間以内に出荷します。CADファイルをお送りいただければ、すぐに着手します。
製造容易性設計を踏まえたCNC加工で保持できる公差はどのくらいですか?
製造容易性設計を踏まえたCNC加工部品のほとんどは、±0.02 mmの公差を問題なく保持できます。適切な治具と最終研削工程を加えれば、より厳しい公差も実現可能です。大半の案件で、ISO 2768-fHを一発で達成しています。必要以上に厳しくない、本当に必要な公差を指定してください。
製造容易性設計を踏まえたCNC加工向けのDFMレビューを提供していますか?
はい。すべての見積に、シニアエンジニアによる無料のDFMレビューが含まれます。加工しにくい特徴部、コストのかさむ公差、より安価な代替案を指摘します。これはすぐに効果が出る投資で、レビュー後にコストが5〜20%下がる部品がほとんどです。本サービスに費用はかかりません。
