CNC加工のための設計：機械設計者のための実践的なDFMチェックリスト

図面には必ずコストに関する物語が込められており、それは通常、角の半径や壁の厚さといった要素に表れています。DFM（製造性設計）とは、設計を単純化することではありません。加工を困難にする要素と、加工を容易にする要素を把握することです。加工業者はあなたの作品が醜いとは言いませんが、見積書にはそう書いてあります。

最も重要なルール

図面上の7つの選択肢が、加工コストの大部分を決定します。

• 内角半径。標準的なエンドミルは円形なので、内角の半径は工具半径と同じ大きさにしかならない。鋭角な内角は、小型工具、低速加工、または放電加工（EDM）を必要とする。半径0.5～1mmは安価だが、鋭角な内角は高価である。
• 壁の厚さ。薄い壁はたわみ、振動します。実用的な床の厚さは材質や形状によって異なりますが、鐘のように響く壁では許容範囲を維持できません。
• 深いポケット。深さと幅の比率によって、標準的な工具が底まで届くかどうかが決まります。非常に深いポケットには、振動する長い工具、または特殊な加工方法が必要です。
• 穴の深さ。標準的なドリルには到達距離の限界があります。深い穴を開けるには、少しずつ穴を開ける作業、冷却剤、そして忍耐が必要です。非常に深い穴を開けるには、独自の工程が必要となります。
• ねじ山。止まり穴のねじ山深さは、タップドリルを考慮して指定してください。穴の底にギリギリ届く程度のねじ山では、タップが折れる原因となります。
• 公差。厳しい公差は、機能上必要な箇所にのみ適用してください。重要度の低い外観上のエッジに±0.01mmの公差を指定すると、検査コストと不良品リスクが増加するだけで、何のメリットもありません。
• 基準点。部品に、加工や測定がしやすい基準点体系を設定しましょう。明確な基準点がない部品は、扱う人によって測定結果が異なってしまいます。

これらのコストを無視すると

小型工具は切削速度が遅く、破損しやすい。これは加工時間と工具コストの増加につながる。あらゆる箇所で厳しい公差が求められるため、検査回数が増え、不良品も増加する。肉厚が薄いと、歪みや手直しが必要になり、機械加工時ではなく組み立て段階で部品が破損する。これらの問題はどれもCADモデルには反映されず、すべて価格に反映される。

良い絵とはどのようなものか

機械工の視点から見て、優れた製図ソフトウェアパッケージとは次のようなものです。

• 完全な3Dモデルと、公差付きの2D図面。3Dモデルは形状を表し、2D図面は意図を表す。
• 材料グレードは「アルミニウム」ではなく、6061-T6または7075-T651と指定する。
• 仕上げは、外観、腐食、摩耗、シーリングなど、重要な箇所のみに指定されます。
• 重要な特徴が特定され、互いに関連付けられなければならない特徴にはGD&T（幾何公差）が適用される。
• 改訂番号なので、「新バージョン」という表現は会話には使われません。

KGLが図面をレビューする方法

図面評価は、KGLワークフローの2番目のステップであり、見積もりの​​前に実施されます。エンジニアリングチームは構造を分析し、加工可能性と公差の一致を確認し、変形、クランプの不具合、公差外寸法などのリスクを指摘します。これらの提案はDFMレビューとしてフィードバックされ、変更はCAD上で行われます。CAD上では変更は自由に行えます。

結論

DFM（製造性設計）は対話であり、罰則ではありません。図面を早めに送付し、フィードバックを得て、一度修正すれば、部品はより安価に、より迅速に、より確実に製造できます。最も安価な変更は、最初の切削加工を行う前に行うものです。

FAQ

Q: CNC加工における最小肉厚はどれくらいですか？

A: 決まった数値はありません。材質、壁の高さ、形状のサイズによって異なります。アルミニウムは鋼鉄やチタンよりも薄い壁を支えられますが、材質に関わらず、非常に薄い壁は振動や歪みが生じます。経験則に頼るよりも、加工業者と実際に話し合う方が賢明です。

Q: 内側の角の半径はどのくらい指定すればよいですか？

A: 半径は、使用する工具に合わせてください。機械加工による内角加工では、半径0.5～1mmが一般的です。半径が小さいと小型工具が必要となり、加工速度も遅くなります。一方、半径が大きいと加工速度はほぼゼロになります。

Q: サプライヤーには3Dモデルを送るべきでしょうか、それとも2D図面を送るべきでしょうか？

A: どちらも必要です。3Dモデルには形状情報が、2D図面には公差、仕上げ、注記情報が記載されています。改訂番号付きで両方が揃ったパッケージこそが、正確な見積もりにつながります。