コンピューター数値制御（CNC）加工は、正確で効率的で再現可能な生産能力を提供することにより、製造に革命をもたらしました。さまざまな材料に広く使用されており、複雑なコンポーネントの作成が高精度で作成されます。ただし、その汎用性にもかかわらず、重要な課題をもたらすか、CNCの機械加工に適していない特定の材料があります。これらの制限を理解することは、プロジェクトに適した材料とプロセスを選択する際に、エンジニアとメーカーにとって重要です。この記事では、CNCを効果的に機械加工できない資料を掘り下げ、これらの制限の背後にある理由を調査し、代替ソリューションを提供しています。
適切な材料とプロセスの詳細については、 アルミニウムの機械加工とCNC部品に関するリソースを参照できます。.
CNC加工は、さまざまな切削工具を使用して固体ブロックから材料を除去することを伴う減算的な製造プロセスです。 CNC加工の効率と有効性は、材料の硬度、靭性、熱特性、化学的安定性など、いくつかの要因に依存します。柔らかすぎる、硬すぎる、または複雑な組成を持つ材料は、CNCの機械加工には適していない場合があります。さらに、CNCプロセスでは、健康上の危険をもたらすか、機械加工条件に悪影響を与える材料は通常回避されます。
特定のプラスチックやゴムなどの柔らかい材料は、切断力の下で変形する可能性があるため、機械に挑戦する可能性があります。剛性の欠如は、機械加工された部分の不正確さにつながり、材料をきれいに除去することはできません。たとえば、エラストマーや一部の低ディロメーターポリマーは、切断するのではなく曲げる傾向があるため、正確な寸法を達成することは困難です。これらの材料には、成形や3D印刷などの代替製造方法が好まれることがよくあります。
硬化した鋼や特定のセラミックなどの非常に硬い材料は、CNC加工に大きな課題をもたらす可能性があります。これらの材料の硬度は、迅速なツール摩耗を引き起こす可能性があり、コストの増加と加工効率の低下につながります。場合によっては、多結晶ダイヤモンド（PCD）または立方体窒化ホウ素（CBN）から作られた特殊な切削工具が必要になる場合がありますが、これらのツールでさえ制限があります。高度なセラミックなどの材料の場合、粉砕や電気排出機械加工（EDM）などの代替方法がより効果的です。
特定の金属は非常に反応性が高く、CNC加工中に安全リスクをもたらす可能性があります。たとえば、マグネシウムは軽量で、望ましい機械的特性を持っていますが、チップや粉塵の形で非常に可燃性です。機械加工中に発生した熱は材料に点火し、火災や爆発につながる可能性があります。同様に、ベリリウム銅などの機械加工時に有毒な煙または粉塵を放出する材料は、厳しい安全対策を必要とし、標準のCNC加工環境ではしばしば回避されます。
炭素繊維強化ポリマー（CFRP）のような複合材料は、それらの不均一な性質のためにユニークな課題を提示します。マトリックスと補強繊維の異なる特性は、不均一なツールの摩耗やきれいなカットを達成するのが難しいことにつながる可能性があります。さらに、機械加工複合材料から生成されたダストは、吸入され、特殊な機器とプロトコルが必要な場合に有害になる可能性があります。コンポジットの処理には、ウォータージェット切断やレーザー加工などの精密な方法が好まれます。
ガラス、セラミック、特定の石などの脆性材料は、従来のCNC加工プロセスには適していません。これらの材料は、切断の機械的ストレスの下で割れたり粉砕されたりする傾向があります。延性の欠如は、破壊せずに切削工具からエネルギーを吸収できないことを意味します。通常、これらの材料を形成するために、超音波製造、研削、レーザー切断などの特殊な技術が、損傷を引き起こすことなくこれらの材料を形作るために使用されます。
インコールやハステロイなどのスーパーアロと高温合金は、高温で強度を維持するように設計されており、機械を機械処理するのが難しくなります。それらの高いせん断強度と作業硬化特性により、ツールの摩耗と熱生成が増加します。これらの材料のCNC加工には、すべての製造設定では実現不可能である可能性がある特殊なツール、冷却システム、および機械加工戦略が必要です。
CNC加工が適切でない場合、代替製造方法を考慮する必要があります。添加剤の製造（3D印刷）により、機械加工が困難な材料を使用して複雑な形状を作成できます。成形プロセスは、柔らかいまたは柔軟な材料に最適であり、切断に関連するストレスのない部品を生成します。硬い材料または脆性材料の場合、ウォータージェット切断とレーザー加工は非接触材料の除去を提供し、損傷のリスクを減らします。
ECMは、硬い材料や複雑な形状に適した陽極溶解により材料を除去するプロセスです。それは、超合金や硬化した鋼など、機械的に機械的に機械加工するのが困難な材料に特に効果的です。ツールとワークピースの間に接触がないため、ツールの摩耗や誘導の機械的ストレスはありません。
アルミニウム合金は、優れた加工性、強度と重量の比率、および汎用性により、CNC加工で広く使用されています。航空宇宙コンポーネントから家電まで、さまざまなアプリケーションに適しています。ただし、すべてのアルミニウム合金が加工性に関して等しく作成されるわけではありません。いくつかの高強度のアルミニウム合金は、硬さと切削工具に組み込まれたエッジの形成により、課題をもたらす可能性があります。
アルミニウム合金の機械加工を詳細に見るには、 アルミニウムの機械加工とCNC部品のページをご覧ください.
材料の選択は、技術的な決定だけでなく、環境と経済の決定でもあります。機械加工が困難な材料は、より多くのエネルギー、時間、リソースを必要とする場合があり、より高いコストと環境への影響につながる場合があります。 CNC加工に適した材料を選択すると、効率と持続可能性が向上する可能性があります。さらに、リサイクル性と材料のライフサイクルを考慮すると、責任ある製造業の実践に貢献します。
CNC加工は強力で多用途の製造プロセスですが、効果的に機械加工できる材料に関して制限があります。柔らかく、硬く、反応性、脆性、複合材料が、多くの場合、機械加工の課題のために代替方法が必要です。これらの制限を理解することは、メーカーとエンジニアが材料の選択と処理方法について十分な情報に基づいた決定を下すために不可欠です。各材料の特性と最終製品の要件を考慮することにより、最適な生産戦略を開発できます。
適切な材料とCNC加工サービスを探索するには、に関する製品を確認してください アルミニウムの機械加工とCNC部品.
