材料の硬度が CNC ラピッド プロトタイピングに与える影響は何ですか?

ちょっと、そこ！私は CNC ラピッド プロトタイピングの世界のサプライヤーです。長年にわたり、私は材料の硬度がプロトタイピングプロセス全体にどのように変化をもたらすかを直接見てきました。それでは、早速、材料の硬度が CNC ラピッド プロトタイピングに与える影響についてお話しましょう。

材料の硬度を理解する

まず最初に、材料の硬度とは正確には何でしょうか?これは、材料が変形、へこみ、または傷に対してどれだけ耐性があるかを示す尺度です。材料が異なれば硬度のレベルも異なります。これは、CNC ラピッド プロトタイピングに関しては状況を大きく変える可能性があります。

プラスチックやアルミニウム合金などの柔らかい素材があります。これらは比較的簡単に操作できます。次に、特定の鋼、チタン、セラミックなどの硬い材料があります。これらのタフな人々と協力するには、まったく異なるアプローチが必要です。

工具摩耗への影響

材料の硬度が CNC ラピッド プロトタイピングに及ぼす最も明白な影響の 1 つは、工具の摩耗です。柔らかい材料を加工する場合、切削工具はそれほど激しく働く必要はありません。材料の中を比較的簡単に滑らせることができるため、工具の磨耗が少なくなります。

たとえば、CNCドリリング タッピング ねじ切り 加工 試作ドリルとタップは柔らかいプラスチックで作られているため、長持ちします。ツールを頻繁に変更することなく、複数のプロトタイプを作成できます。

一方で、硬い材料を扱う場合、切削工具はさらに厳しい戦いに直面します。材料の硬度が高いということは、材料を除去するために工具がより大きな力を加える必要があることを意味します。この力の増加により、刃先の摩耗が早くなります。たとえば、何かを加工するとき、グレード5チタンプレート加工試作、ツールはすぐに摩耗する可能性があります。部品を数個使用しただけでエンドミルやドリルを交換しなければならない場合があり、試作プロセスのコストと時間が増加します。

加工速度と効率

材料の硬度も加工速度と効率に大きな影響を与えます。柔らかい材料をより高速で加工できます。 CNC マシンは、過度の振動や工具の破損を引き起こすことなく、材料内で切削工具を迅速に移動させることができます。これは、プロトタイプをより迅速に作成できることを意味し、厳しい納期を守るのに最適です。

ただし、硬い素材では速度が遅くなります。切削工具が応力に耐えられるようにするには、加工速度を下げる必要があります。たとえば、CNC加工によるホルダーアーム試作高張力鋼を使用しているため、最高速度で材料を突き破るわけにはいきません。ゆっくりと、細かく正確なカットを行う必要があります。これにより、加工時間が長くなるだけでなく、切断パスを最適化するために CNC マシンをより慎重にプログラミングする必要があります。

表面仕上げ

プロトタイプの表面仕上げも、材料の硬度の影響を受ける領域です。一般に、柔らかい素材を使用すると、表面の仕上がりがより滑らかになります。切削工具はきれいなカットを行うことができ、美しく均一な表面を残します。これは、特にプロトタイプが美的目的で使用される場合、または他のコンポーネントと正確に適合する必要がある場合に重要です。

一方、硬い材料では、良好な表面仕上げを得るのがより困難になる可能性があります。硬度が高いため、材料が不均一に欠けたり剥がれたりして、表面が粗くなることがあります。望ましい表面品質を達成するために、研削や研磨などの追加の仕上げプロセスを使用する必要があることがよくあります。これにより、プロトタイプ作成プロセスに追加の手順とコストが追加されます。

寸法精度

CNC ラピッドプロトタイピングでは、寸法精度を維持することが重要です。ここでも材料の硬度が影響する可能性があります。柔らかい材料は、加工中の寸法変化に対してより寛容です。それほど多くの熱を発生しないため、熱膨張や熱収縮が少なくなります。これは、プロトタイプの寸法を必要な公差内に維持するのに役立ちます。

ただし、硬い材料は加工中に多量の熱を発生します。高い切削抵抗と摩擦により材料が加熱され、熱膨張を引き起こす可能性があります。材料が冷えると収縮し、寸法が変化する可能性があります。これに対処するには、クーラントやエアジェットなどの冷却システムを使用し、寸法が正確に保たれるように加工プロセスを注意深く監視する必要があります。

設計上の考慮事項

プロトタイプを設計するときは、材料の硬度を考慮する必要があります。柔らかい素材の場合は、デザインをもう少し創造的にすることができます。材料の機械加工が容易なため、より薄い壁、より複雑な細部、複雑な形状を実現できます。

ただし、硬い素材を使用する場合は、デザインをより慎重にする必要があります。切削工具にかかるストレスを軽減し、加工プロセスをより管理しやすくするために、厚い壁と単純な形状が好まれることがよくあります。たとえば、硬質セラミックから機械加工される部品を設計する場合、工具の破損や材料の亀裂の原因となる可能性のある鋭い角や薄い形状を避けなければならない場合があります。

コストへの影響

材料の硬度によるこれらすべての影響は、最終的にはコストに影響します。より速い工具の摩耗、より遅い加工速度、追加の仕上げプロセス、より慎重な設計とモニタリングはすべて、硬質材料のプロトタイピングにかかる​​コストを増加させます。

小規模のプロトタイピング プロジェクトの場合、柔らかい材料を使用する場合と硬い材料を使用する場合のコストの違いは、大きな問題にはならない場合があります。しかし、大規模な生産や予算が限られたプロジェクトの場合、材料の硬度の選択が全体のコストに大きな影響を与える可能性があります。

結論

結論として、材料の硬度は CNC ラピッド プロトタイピングに広範囲に影響します。工具の摩耗、加工速度、表面仕上げ、寸法精度、設計上の考慮事項、コストに影響します。 CNC ラピッドプロトタイピングのサプライヤーとして、私はプロジェクトごとに材料の硬度を慎重に評価することを学びました。強度、外観、機能性などのプロトタイプの要件と、機械加工プロセスの実用性のバランスを取る必要があります。

CNC ラピッド プロトタイピングの市場に参入していて、材料の硬度がプロジェクトにどのような影響を与えるかについて質問がある場合は、遠慮なくお問い合わせください。私たちは、お客様がこれらの課題を克服し、お客様のニーズに最適なプロトタイプを入手できるようお手伝いいたします。柔らかいプラスチックを扱う場合でも、丈夫なチタン合金を扱う場合でも、当社にはそれを実現するための専門知識があります。それでは、会話を始めて、あなたのアイデアをどのように実現できるかを見てみましょう。

参考文献

• カルパクジャン、S.、シュミット、SR (2009)。製造工学と技術。ピアソン・プレンティス・ホール。
• グルーバー議員 (2010)。現代製造の基礎: 材料、プロセス、システム。ワイリー。