機械加工された部品とコンポーネントの完全なガイド：

機械加工された部品はどこにでもあり、その理由は簡単にわかります。CNC加工は、さまざまな金属やプラスチックに適しており、機械加工された部品は、ツールを必要とせずに迅速かつ手頃な価格で製造できます。

3ERPを使用すると、リードタイムが短いため、機械加工部品とプロトタイプを公正な価格で入手できます。さまざまなセクターのクライアントとの作業経験があります。しかし、なぜあなたは機械加工された部品と成形部品または3D印刷部品に行くべきなのでしょうか？選択が明白な場合もありますが、決定するのが難しい場合があります。そして、社内または製造業者に外部委託された機械加工用の部品を実際にどのように設計しますか？

このガイドは、機械加工された部品の基本、それらが何であるか、企業がそれらを必要とする理由、最高の機械加工材料、機械加工部品の典型的な公差、機械加工部品の設計方法などについて説明します。

機械加工部品とは何ですか？

機械加工された部品はどこにでもあります。小さな金属製ファスナーから航空機のエンジンコンポーネントまで、機械加工のプロセスを使用してあらゆる種類の部品が構築されています。しかし、機械加工は正確には何ですか？したがって、機械加工された部分とは何ですか？

機械加工された部分について話すとき、私たちは機械を使用して構築されたオブジェクトよりも具体的なものを意味します。私たちは、特にミル、旋盤、ルーターなどの切断機を使用して製造された部品を意味します。これらのマシンはすべてさまざまな方法で機能しますが、基本的な目的は同じです。シャープな切削工具を使用して、ワークピースとして知られる材料のブロックからセクションを切り離します。

その定義の中でも、機械加工された部分はさまざまな方法で形成できます。機械加工のプロセスは手動であり、マシニスト（機械加工装置の熟練した専門家）がミルのような機械を処理して、ワークピースを目的の形状に手動で切断します。または、デジタルにすることもできます。その場合、電動CNCマシンは、コンピューターの指示に従って機械加工部品を自動的に切断します。

現在、最も複雑またはカスタムの機械加工部品はCNCマシンで作られていますが、デジタルデザインの作成やデジタル機械のプログラミングよりも速くなる可能性があるため、機械工は特定のジョブに手動で機械加工しています。

機械加工された部品は、金属またはプラスチック（時には他の材料も）である可能性がありますが、劇的に変形することなく切断できる材料から作らなければなりません。

別の製造プロセスで構築された後、部品が機械加工されることがあります。たとえば、鋳造品や成形品には、後の段階で特定の詳細または機能が機械加工される場合があります。これらは、部分的に機械加工された部分またはマシン後の部分として説明できます。

なぜ機械加工された部品を使用するのですか？

企業、製品設計者、R＆D部門、および他の専門家が機械加工された部品を使用する可能性がある多くの理由があり、機械加工部品の特定の利点の多くが次のセクションで説明されています。

要するに、機械加工された部分は、材料の固体ブロックから構築されており、広範囲の形状と厚さになるため、優れた強度を持っています。それらは非常に詳細な機能を持つことができ、非常に幅広い材料から作ることができます。機械加工された部品は、ツールを必要とせず、機械加工速度が低下すると非常に緊密になる可能性があるため、機械加工部品を迅速に作成できます。

機械加工は何十年もの間、業界標準であった製造技術であるため、企業は機械加工部品を使用することもできます。したがって、機械加工部品は、業界固有の基準と認定を満たす可能性があります。

機械加工部品の利点は何ですか？

機械加工部品は、射出成形部品や3D印刷部品などでは不可能な特定の利点を提供します。機械加工部品の重要な利点のいくつかは、ここにリストされています。

1. MOQなし
機械加工部品の主な利点の1つは、最小注文数量なしでそれらを購入する機能です。

成形部品の場合、金属製のツールを製造する必要があります。これは、長い時間がかかり、通常は数万ドルかかるプロセスです。ただし、機械加工部品は空白のワークから直接切断されるため、非常に少量または1回限りの部品を注文するのに費用対効果が高くなります。

もちろん、非常に大量の（プラスチック）部品を必要とすることは、成形がより良い命題であることを意味するかもしれません。しかし、機械加工はMOQのない高品質の部品を提供する上で事実上ユニークであり、中小企業、小規模生産の実行、プロトタイピングに適しています。

2.優れたプロトタイプ
一部の企業は、射出成形プロトタイプを注文することを選択しますが、通常、そうする余裕があるのは大企業のみです。ツーリングのコストにより、プロトタイピングが法外に高価になる可能性があります。

機械加工された部品は、プロトタイプとして適切で手頃な価格です。これは、1回限りのものとして製造できるためです。加工は成形よりもはるかに高速です。つまり、R＆D部門は、一部のバージョンのいくつかのバージョンを迅速に繰り返してから、生産に進む前に必要なテストや評価をすべて通過できます。

機械加工の材料の汎用性は、企業がいくつかの異なる金属合金または複合プラスチックで機械加工部品を注文して、テスト条件下で最適なパフォーマンスを確認できることを意味します。

3.自由を設計します
機械加工された部品には、さまざまな形状とサイズがあります。これは、CNC加工が薄い壁や先細りなどの極端な成形設計の制約の対象ではないためです。機械加工された部分は厚くて堅牢ですが、その機能は細かく詳細にすることもできます。

機械加工された部品には、たとえば内部セクションやディープチャネルなど、いくつかの制限がありますが、機械加工は依然として最も幾何学的に柔軟な製造プロセスの1つを表しています。

一方、成形部品は、薄い壁を持ち、一般的により厳格な設計基準に準拠する必要があります。

一般的に、設計の自由の観点から最高の製造技術の1つと見なされる3D印刷プロセスでさえ、オーバーハングを回避するなどの制限があります。 （そして、より複雑で広大なデザインには、費用のかかる後処理ステップで削除する必要があるため、広範なサポート構造が必要になる場合があります。）

4.品質
機械加工された部品は非常に高い水準で作ることができます。おそらくもっと重要なことは、顧客が機械工が満たす必要がある寛容を指定できることです。これは、機械工または機械オペレーターが、緊密な許容範囲の機械加工部品と個々の機能に時間をかけることができることを意味します。

射出型も緊密な許容範囲に作ることができますが、それぞれの個々の成形はこのような高い水準に保持することはできません。カビの寿命の終わりに向かって生成されたモールディングは、以前のユニットの定義がない可能性があります。

5.リードタイム
機械加工された部品は、成形などの他の生産プロセスを介して作られた部品よりも速く製造できます。

これは、労働集約的なツーリングがないための一部ですが、製造プロセス自体も非常に効率的です。線形ガイドレールを備えたより速い機械加工センターの一部は、毎分約4,000センチメートルの速度を持っています（ただし、実際には部品はそうではありません。これらの速度で機械加工）。

機械加工の1段階の性質とCNC加工センターの速度は、機械加工された部品を組み合わせて（ボリュームが少ない）最も速い部分を作り、市場までの短い時間と実用的な迅速なプロトタイピングのリードタイムを短縮します。

6.変更
CNCの機械加工部品はデジタルCADファイルから作られているため、製造の瞬間までそのデジタルデザインに変更を加えることができます。

これは、エンジニアが機械加工された部品に分数調整したり、複数のバージョンを作成したい場合に、R＆Dとプロトタイピング中に役立ちます。また、欠陥のある部分が作られる可能性が低いため、廃棄物の可能性も減ります。

これは、成形部品よりも機械加工された部品にとって重要な利点です。ツールを簡単に変更することはできません。また、土壇場の変更が必要な場合、新しい金型を作成するのは大きなお金の無駄です。

7.強さ
機械加工された部品は、通常、鋳造または押し出されたブランクとして知られている固体の材料から切断されます。これにより、たとえば3Dプリントパーツと比較して非常に強くなります。これは、1つの層が次の層に組み込まれている1つの軸に沿ってはるかに弱くなる可能性があります。

成形された部分は薄い壁を持っている必要があり、したがって機械的性能の点で制限されているため、多くの機械加工部品も成形された同等物よりも強くなっています。

8.表面仕上げ
機械加工された部分は、フローライン、噴射、フラッシュなどの成形に関連する表面の品質の問題を避けます。中程度の量の処理により、機械加工された部品は、表面仕上げの点で非常に高い水準になることができます。

加工は、後処理が実行される前であっても、3Dプリントのはるかに優れた表面仕上げを提供します。 3D印刷、特にFDM印刷は、サンディングまたは化学処理により滑らかにする必要がある部品の表面に目に見える層のラインを残すことができます。機械加工された部品には、これらのレイヤーラインがありません。

機械加工された部品を設計する方法は？

製造に設計（DFM）原則：使用される製造プロセスに基づくデザインパーツを使用することが常に最適です。機械加工の部品は、たとえば3D印刷の部品とは異なる方法で設計する必要があります。

幸いなことに、機械加工された部品を設計するのは特に難しくありません。特定のルールに従う限り。これらのルールの概要を以下に示します。

アンダーカット
アンダーカットは、標準の切削工具を使用して実行できないワークピースのカットです（部品のセクションが妨害されているため）。特別な切削工具（T字型の工具など、特別な機械加工設計の考慮事項が必要です。

切削工具は標準サイズで作られているため、ツールに合わせてアンダーカット寸法はミリメートル全体である必要があります。 （標準のカットの場合、これは問題ではありません。ツールは少しずつ前後に移動できるからです。）

アンダーカット幅は、切削工具に応じて3〜40 mmの範囲で、幅の最大2倍のアンダーカット深度があります。

アンダーカットを完全に回避できれば、機械加工された部分ははるかに速く、より少ない労力で作ることができます。

詳細とケースを学ぶには、アンダーカットの機械加工に関するガイドをご覧ください。

壁の厚さ
壁が厚すぎる場合に変形する成形部品に反して、機械加工された部品は特に薄い壁を処理できません。設計者は、薄い壁を避けるか、薄い壁が設計に不可欠な場合は射出成形などのプロセスを使用する必要があります。

加工する場合、壁の厚さは最低0.8 mm（金属）または1.5 mm（プラスチック）でなければなりません。

突起
薄い壁と同様に、切削工具の振動はセクションを損傷したり、精度が低いため、背の高い突出セクションを機械処理するのが困難です。

突出した機能は、その幅の4倍以下の高さを持つ必要があります。

キャビティ、穴、糸
機械加工された部品を設計するときは、穴と空洞が切削工具に依存していることを覚えておくことが重要です。

キャビティとポケットは、空洞幅の4倍の深さまでの部分に機械加工できます。より深い空洞は、必要な切削工具の直径のために、必然的に鋭いエッジではなく丸みを帯びた切り身で終わります。

ドリルビットで作られた穴は、ドリルビット幅の4倍以下の深さもあるはずです。そして、穴の直径は、可能であれば、標準のドリルビットサイズに対応する必要があります。

ネジのような留め具を組み込むために使用されるスレッドは、直径の3倍を超える必要はありません。

規模
CNCの機械加工部品は、マシンのビルドエンベロープ内で製造されているため、サイズが制限されています。製粉された部品は、400 x 250 x 150 mm以下を測定する必要があります。回転部品は、Ø500mmx 1000 mm以下を測定する必要があります。

大きなマシンでは大きな寸法が可能ですが、これは製造前に機械工と議論する必要があります。

機械加工された部品材料
機械加工された部品は、金属やプラスチックなど、さまざまな材料で作ることができます。

ただし、一部の材料は他の素材よりも機械加工するのが簡単です。非常に硬い材料は、切削工具で浸透することが困難であり、ツールがより多くの振動を引き起こす可能性があります（その結果、品質が低下します）。非常に柔らかい材料と非常に低い融点を持つ材料は、切削工具と接触すると変形する可能性があります。

最も一般的な機械加工部品材料を以下に示します。他の材料は、メーカーにリクエストに応じて機械加工することもできます。

金属：アルミニウム、鋼、ステンレス鋼（17-4、インコルエル625および718）、マグネシウム、チタン、亜鉛、真鍮、銅、銅。
プラスチック：ABS、PC、ABS+PC、PP、PS、POM、PMMA（アクリル）、PAGF30、PCGF30、Teflon、DHPE、HDPE、PPS、Peek。 （あまり一般的ではありません：PA GF50、PPS GF50。）
機械加工された部品表面仕上げ
機械加工された部分は、表面のテクスチャーと外観を変更するために、機械加工後に処理できます。仕上げは、機能的または化粧品のいずれかです。

マシン：表面仕上げは追加されていません。これは、多くの内部の非浸透性機能成分に適しています。
Bead Blasted：Bead Blasting Processには、機械加工された部分で研磨剤を発射し、マットな外観を残します。このプロセスは、特定のレベルの粗さを与えるように調整できます。ビーズブラストは材料を除去し、したがって機械加工された部分のジオメトリに影響を与えるため、細かい特徴には適していない場合があります。
陽極酸化：陽極酸化の電解的な不動態化プロセスは、アルミニウムの機械加工部品に適しており、スクラッチ耐性のあるカラフルなコーティングを作成します。タイプIIの陽極酸化により、耐性耐性が生成されます。タイプIIIは厚く、耐食性に加えて耐摩耗性を生成します。
パウダーコーティング：電源コーティングプロセス中、粉末塗料（デザイナーの選択の色）が機械加工された部分に吹き付けられ、オーブンで焼かれます。これにより、標準的な塗装コーティングよりも耐久性のある、耐摩耗性があり、耐性耐性層が生成されます。
機械加工された部分公差
機械加工された部品は、他のコンポーネントと相互作用する重要な機械部品に必要な緊密な許容範囲に作成できます。ゆるい許容範囲は、プロトタイプおよび非機械的な部分に選択される場合があります。

機械加工部品のアプリケーションは何ですか？

機械加工部品は、航空宇宙から医学まで、ほぼすべての産業で使用されています。いくつかの人気のある日常的およびセクターに依存しない部品を以下にリストし、その後、特定の業界でアプリケーションが続きます。

一般的な機械加工部品：
ファスナー
バルブボディ
ボールジョイント
ギア
シャフト
ハウジング
ブラケット
ローラー
航空宇宙
機械加工可能な航空宇宙部品には、プロトタイプエンジンコンポーネント、燃料パネル、着陸装置コンポーネント、エンジンマウントが含まれます。

自動車
自動車の機械加工部品には、照明、エンジン、トランスミッション、ステアリングシステムなどの機能テストコンポーネント、および1回限りのカスタムパーツが含まれます。

医学
機械加工されたチタンとステンレス鋼の部品には、インプラント、医療機器、およびメスなどの手術ツールが含まれます。

消費者製品
機械加工された部品は、家庭用品や家電製品に含まれています。スポーツ用品もCNC機械加工されている場合がありますが、多くの機械加工された金属およびプラスチックコンポーネントは家電に含まれています。ラップトップケーシング、コネクタ、ソケットなどのアイテムはすべて機械加工できます。

機械加工された部品を外部委託する方法は？

大小のハードウェア会社は、多くの場合、CNCの機械加工のニーズを専門家に外注します。プロトタイプであっても、工場のスペースと機械加工装置の運用に必要な人間のスキルのため、社内ソリューションでサードパーティのCNC加工会社を使用することは理にかなっています。

機械加工された部品を製造するためにメーカーを選択すると、気が遠くなるように思えるかもしれませんが、次の要因と実践に焦点を当てることができます。

認定：特にISO認定は、有能な機械加工会社を特定するための優れたガイドラインですが、会社の能力の範囲を通知しません。
口コミ：この地域でメーカーを契約している他のハードウェア会社に相談し、機械加工部品のアウトソーシングの経験を見つけてください。
要求情報：会社との連絡先を確立したら、プロジェクトの実行方法を知っていることに満足するまで質問をしてください。彼らがあなたに明確な答えを与えることができないなら、彼らはおそらくアウトソーシングに適したパートナーではないでしょう。
工場にアクセス：可能な場合は、潜在的なアウトソーシングパートナーにアクセスして、部品の機械を確認してください。場合によっては、製造業者を雇って、特定の地域の複数のサイトへの訪問を手配することが可能かもしれません。
RFQS：いくつかの最終候補の機械加工会社にRFQを送信して、誰が最高の価格を提供できるかを理解します。
アウトソーシングされた機械加工部品の製造を配置する場合、次のヒントを観察することが役立つ場合があります。

DFMガイドラインに従ってください：デジタルパーツデザインが機械加工ガイドラインに従っていることを確認してください：薄い壁、限られた深さの穴など。
ユニバーサル標準を使用してください。デジタルファイルを使用して完全な技術図面を提出して曖昧さを削除し、普遍的な標準を使用して誤解を避けます。
NDA：機械加工部品をアウトソーシングするときに、非公開契約に署名します。これにより、メーカーがデザインを開示または再利用することを法的に妨げます。
出荷時間の要因：外部委託部品は、社内の部品よりも到着するのに時間がかかります。そのため、締め切りに取り組む場合は、出荷時間を考慮してください。
支払いの準備：初めての注文の場合、メーカーはおそらく後払いの支払いを必要とするでしょうが、後続の注文のクレジットで注文することができます。