大型で薄肉のシェル部品は、加工中に反ったり変形しやすくなります。今回は、大型・薄肉部品のヒートシンクケースを紹介し、通常の加工工程での問題点について説明します。さらに、最適化されたプロセスと治具ソリューションも提供します。さあ、始めましょう！
ケースはAL6061-T6素材のシェル部分程度です。正確な寸法は次のとおりです。
全体寸法: 455*261.5*12.5mm
サポート壁の厚さ: 2.5mm
ヒートシンクの厚さ: 1.5mm
ヒートシンク間隔: 4.5mm
さまざまなプロセスルートでの実践と課題
CNC 加工中に、これらの薄壁シェル構造は、反りや変形などのさまざまな問題を引き起こすことがよくあります。これらの問題を克服するために、サーバル プロセス ルート オプションを提供しようとしています。ただし、各プロセスには依然としていくつかの正確な問題があります。詳細は次のとおりです。
プロセスルート1
工程1では、まずワークの裏側（内側）を加工し、空いた部分を石膏で埋めていきます。次に裏面を基準として、基準面を接着剤と両面テープで固定して表面を加工していきます。
ただし、この方法にはいくつかの問題があります。裏面の空洞埋め戻し部分が大きいため、接着剤や両面テープではワークを十分に固定できません。これは、ワークピースの中央での反りや、プロセス中の材料の除去（オーバーカットと呼ばれます）の増加につながります。さらに、ワークの安定性の欠如は、加工効率の低下や表面のナイフパターンの不良にもつながります。
プロセスルート2
工程2では加工順序を変更します。まず下側（熱が放散される側）から始めて、空洞部分を石膏で埋め戻します。次に表側を基準にして裏側を加工できるように基準面を接着剤と両面テープで固定します。
ただし、この処理の問題点は処理ルート 1 と同様ですが、問題が裏側（内側）に移っている点が異なります。また、裏面に大きな空洞埋め戻し領域がある場合、接着剤や両面テープの使用ではワークピースに高い安定性が得られず、反りが発生します。
プロセスルート3
工程3では、工程1または工程2の加工順序を考慮します。次に、第2の締結工程では、プレスプレートを使用してワークの外周を押さえて保持します。
しかし、製品面積が大きいため、プラテンは周縁部しかカバーできず、ワークの中央部を完全に固定することができませんでした。
一方で、ワークピースの中心領域には反りや変形が残り、製品の中心領域でのオーバーカットが発生します。一方で、この加工方法では薄肉の CNC シェル部品が弱くなりすぎます。
プロセスルート4
工程4では、まず裏面（内側）を加工し、加工した裏面を真空チャックで貼り付けて表面を加工します。
ただし、薄肉シェル部の場合、ワークの裏面に凹凸があり、真空吸着を行う際には避けなければなりません。しかし、これにより新たな問題が発生します。避けた領域、特に最大プロファイルの円周上の 4 隅の領域では吸着力が失われます。
これらの非吸収領域は表面 (この時点では加工面) に相当するため、切削工具の跳ね返りが発生し、結果として工具パターンが振動する可能性があります。したがって、この方法は機械加工の品質と表面仕上げに悪影響を与える可能性があります。
最適化されたプロセスルートと治具ソリューション
上記の問題を解決するために、以下の最適化されたプロセスおよび治具ソリューションを提案します。
ネジ通し穴の加工前
まず、工程ルートを改善しました。新しいソリューションでは、まず裏側（内側）を加工し、最終的に空洞になる部分のネジ貫通穴を事前に加工します。この目的は、後続の機械加工ステップでより良い固定および位置決め方法を提供することです。
加工する領域を円で囲みます
次に裏側（内側）の加工面を加工基準として使用します。同時に前工程のオーバーホールにネジを通し、治具プレートにロックすることでワークを固定します。次に、ネジが固定されている部分を加工範囲として丸で囲みます。
プラテンによる連続加工
機械加工ではまず、加工する部分以外の部分を加工します。これらの領域が機械加工されたら、機械加工された領域にプラテンを配置します (機械加工された表面が潰れないようにプラテンを接着剤で覆う必要があります)。その後、工程2で使用したネジを外し、加工箇所の加工を続けて製品全体が完成します。
この最適化されたプロセスと治具ソリューションにより、薄肉の CNC シェル部品をより適切に保持し、反り、歪み、オーバーカットなどの問題を回避できます。取り付けられたネジにより、固定プレートをワークピースにしっかりと取り付けることができ、信頼性の高い位置決めとサポートが提供されます。また、プレス板を使用して加工部を加圧することでワークを安定させます。
詳細な分析: 反りや変形を回避するには?
大きくて薄肉のシェル構造の機械加工を成功させるには、機械加工プロセスにおける特定の問題を分析する必要があります。これらの課題を効果的に克服する方法を詳しく見てみましょう。
内側前加工
第一加工工程（内側の加工）では強度の高い無垢材を加工します。そのため、加工中にワークに変形や反りなどの加工異常が発生することがありません。これにより、最初のクランプを加工する際の安定性と精度が保証されます。
ロックして押す方法を使用する
2番目の工程（ヒートシンクが配置されている部分の加工）では、ロックして押し込むクランプ方法を使用します。これにより、クランプ力が高く、支持基準面上に均一に分布することが保証されます。このクランプにより、製品はプロセス全体を通じて安定し、反りません。
代替ソリューション: 中空構造を使用しない
ただし、中空構造でないとネジ貫通穴が開けられない場合もあります。ここでは別の解決策を紹介します。
一部の柱は裏面の加工時に事前に設計してからタップ加工することができます。次の加工工程では、治具の裏側にネジを通してワークを固定し、2面目（放熱する側）の加工を行います。このようにして、途中でプレートを交換することなく、2 番目の加工ステップを 1 回のパスで完了できます。最後に、トリプルクランプステップを追加し、プロセスピラーを取り外してプロセスを完了します。
結論として、プロセスと治具ソリューションを最適化することで、CNC 加工中の大型で薄いシェル部品の反りや変形の問題を首尾よく解決できます。これにより、加工品質と加工効率が確保されるだけでなく、製品の安定性と表面品質も向上します。