最新の CNC 加工におけるコスト削減戦略

製造現場では、CNC 加工はその精度とスピードで高く評価されています。 ただし、このプロセスには費用がかかる場合があります。 メーカーは、高品質の生産を維持しながら CNC 加工のコストを削減する方法を常に模索しています。

この記事では、CNC サービスのコストを削減するための効果的な戦略をいくつか紹介します。 いくつかの賢明な変更により、企業はコストを節約しながら最高品質の製品を提供できます

ユニットエコノミクスと大量生産

CNC 加工では、「多ければ多いほど少ない」という概念が適用されます。 より多くの製品を製造するほど、価格は安くなります。 CNC 加工は、生産数が数百、数千になるとコスト効率が高くなります。

1つ目の理由は、まとめ買いすると原材料費が安くなることです。 試算によると、1,000 個以上の部品の材料を購入すると、単価が 5 ～ 10 倍に下がる可能性があります。 もう 1 つの理由は、プロセスの一貫性です。 10 台、50 台、または 100 台のユニットが生産されるかどうかに関係なく、CAD 設計、ツール、および機械構成は生産全体を通じて同じままです。 最後に、開始、終了、および一連の中間ステップが同じであるため、大量生産を簡単に自動化できます。

対照的に、単体生産に移行すると、製品が製造されるたびに機械を再設計し、リセットし、再プログラムする必要があります。

幾何学的な簡素化による運用効率の向上

複雑な形状は、多くの場合不必要であるため、加工プロセスが複雑になり、時間がかかります。 形状の単純な設計変更を行うと、生産時間が大幅に短縮され、コストが削減される可能性があります。

たとえば、キャビティに鋭いエッジを作成する代わりに、丸みのあるエッジを設計します。 CNC ツールビットは本質的に円筒形です。 常に放射状のエッジを作成します。 コーナーの半径も重要です。半径が小さいということは、より小さな直径のツールを使用する必要があり、材料を除去するのに複数のパスが必要になることを意味します。

鋭いエッジを実現するには、より高価なプロセスである放電加工 (EDM) に移行する必要があります。 特にキャビティ内に長方形の形状を収める必要がある場合に、機械工が引用する代替案は、コーナーの周囲にアンダーカットを作成することです (図を参照)。 このタイプのデザインは 2 方向ドッグボーンと呼ばれます。

同様に、ねじ山の深さを長くしても (直径の 1.5 倍)、接合強度は向上しません。 したがって、特別な工具が必要になり、不必要なコストがかかるため、ねじの深さを増やさないことをお勧めします。

深い虫歯にも同じことが当てはまり、虫歯を制限しておく必要があります。 通常のツールビットを使用すると、直径の 2 ～ 3 倍の深さを簡単に作成できます。 ただし、深いキャビティには特別なツールとアタッチメントが必要になり、複雑な場合には多軸 CNC システムが必要になります。

穴を設計するときは、ツールビットが安価で容易に入手できるため、必ず標準サイズを選択してください。 穴のサイズは、ミリメートル規格に従っている場合には、1 インチの分数 (1/8 インチ、1/4) または整数にする必要があります。

最後に、薄壁の厚さを増やすと、加工時間を短縮できます。 金属部品の場合、壁の厚さは 0.8 mm 以上である必要があり、プラスチック部品の場合、最小厚さは 1.5 mm 以上である必要があります。

CNC 操作における材料の経済性

素材の選択も重要です。 設計や構造の要件が中間になければ、より安価で容易に機械加工できる代替材料に移行する必要があります。 より安価な材料について言えば、現在プロトタイプを作成するための最も安価な選択肢はアルミニウム 6061 です。 また、加工も簡単です。

真鍮とスチールはアルミニウムに比べて機械加工が容易ですが、高価です。 したがって、大量生産に最適です。 この好みの背後にある理由は、規模の経済です。 材料コストは高くなりますが、これらの材料に関連する加工時間が短縮されるため、特に大規模生産の場合は初期費用を相殺できます。

プラスチック (ABS、ナイロン、デルリン) もアルミニウムと同じ価格帯で入手できますが、機械加工が困難です。 したがって、大量生産のニーズには避けるべきです。 つまり、一回限りのニーズには安価な材料を選択し、大量生産には加工が容易な（柔らかい）材料を選択します。

材料を一括購入すると、CNC 加工の全体コストの削減にも役立ちます。 数トンの材料を購入すれば、おそらく経済的にかなり節約できるでしょう。

コスト管理のための精度公差解析

一般的な CNC 加工では、技術図面に特定の公差が定義されていない場合、部品は標準公差 (約 ± 0.125 mm 以上) を使用して加工されます。 この精度は、ほとんどの重要でない機能には十分であり、生産コストを低く抑えるのに役立ちます。

厳しい公差は、特定の重要な形状には必要ですが、機械加工のコストを大幅に増加させます。 これらの公差に必要な精度には、より多くの時間、スキル、より高度な設備が必要であり、これらすべてが生産コストの上昇につながります。

機械加工操作の費用対効果を最適化するには、本当に必要なフィーチャーに対してのみ、より厳しい公差を指定します。 たとえば、部品の機能や適合にとって重要ではない形状には、厳しい公差を適用すべきではありません。

仕上げ工程の最適化: 品質とコストのバランス

最終仕上げが加算され、CNC 加工コストが増加します。 これを軽減する 1 つの方法は、材料を正しく選択することです。 たとえば、アルミニウムなどの一部の材料は機械加工性が高く、表面研磨の必要性が少なくなります。 設計要件が許せば、特に大量生産が必要な場合には、これらに切り替えると費用対効果が非常に高くなる可能性があります。

機械加工のままの仕上げで十分な場合には、それを使用してください。 機械加工されたままの仕上げは高品質であることが多く、さらなる処理を必要とせずに多くの用途の要件を満たすことができます。

ただし、仕上げを免除できない場合もあります。 これらの処理には、化学皮膜、ビーズブラスト、電解研磨、陽極酸化処理が含まれます。

結論

CNC 加工のコストは、いくつかの要因により高くなる可能性があります。 複雑な設計要件、精度公差、使用される材料の種類が全体の費用に影響します。 ただし、いくつかの簡単な戦略を採用することで、そのコストを大幅に制御できます。

たとえば、大量生産への移行が役立つ可能性があります。 同様に、鋭いエッジ、深いポケット、標準外の穴などの不必要な設計要素を排除すると、機械加工プロセスがシンプルになり、コスト効率が高くなります。 最後に、適切な材料の選択も役立ちます。 安価で加工が容易な材料を使用します。