CNCの機械加工は、間違いなく、航空宇宙、医療機器、電子機器などの用途を備えた製造業の生命線です。近年、CNC加工材料の分野では信じられないほどの進歩がありました。現在、彼らの幅広いポートフォリオは、材料特性、コスト、美学の素晴らしい組み合わせを提供しています。
この記事では、CNC材料の多様な世界を掘り下げます。一般的に使用される材料の詳細なリストを含む、CNC加工に適した材料を選択するための包括的なガイドを提供します。さらに、以前に考慮したことがないかもしれないあまり知られていないいくつかの材料に触れます。
機械加工環境
CNC材料を選択する際には、機械加工環境を考慮することが重要です。なぜなら、異なる材料は、切削速度、工具材料、クーラントなど、さまざまな機械加工条件に対して異なる反応をするからです。 加工環境には、温度、湿度、汚染物質の存在などの要因が含まれます。
たとえば、一部の材料は、機械加工温度が高すぎるとチップまたは亀裂の傾向がありますが、切断速度が高すぎると過度のツール摩耗が発生する可能性があります。同様に、機械加工中の熱と摩擦を減らすために、特定のクーラントまたは潤滑剤の使用が必要になる場合があります。しかし、これらは特定の材料と互換性がない場合があり、腐食やその他の損傷につながる可能性があります。
したがって、機械加工環境を考慮すると、生産性の向上、コストの削減、完成品の品質を確保するのに役立ちます。
部分重量
費用対効果、パフォーマンス、製造可能性を確保するために、部分的な重量を考慮することが不可欠です。より重い部品には、より多くの材料が必要であるため、生産コストが増加する可能性があります。さらに、より重い部品では、製造するには、より大きく強力なCNCマシンが必要になる場合があり、コストと生産時間が増加します。したがって、アルミニウムやマグネシウムなどの密度が低い材料を選択すると、部品の重量を削減し、生産コストを削減できます。
また、部品の重量は、最終製品のパフォーマンスにも影響を与える可能性があります。たとえば、航空宇宙アプリケーションでは、コンポーネントの重量を減らすと、燃料効率が向上し、全体的なパフォーマンスが向上する可能性があります。自動車用アプリケーションでは、体重を減らすことで燃料効率を向上させ、加速と取り扱いを増加させることができます。
耐熱性
耐熱性は、重大な変形や損傷を経験することなく、高温に耐える材料の能力に直接影響します。 CNC加工プロセス中、機械加工された材料は、特に切断、掘削、または粉砕されている場合、さまざまな加熱および冷却サイクルを受けます。これらのサイクルは、耐熱性のない材料の熱膨張、反り、または割れを引き起こす可能性があります。
良好な耐熱性を持つCNC材料を選択することは、加工プロセスの改善と生産コストを削減するのにも役立ちます。材料が高温に耐えることができる場合、切断速度とより深い切断を可能にします。これにより、機械加工時間が短くなり、ツールの摩耗が減少します。
CNC加工用のさまざまな材料には、さまざまなレベルの耐熱性があり、材料の選択は、完成品の意図された使用に依存します。アルミニウムや銅などの材料は、熱伝導率が良好なため、ヒートシンクや熱管理用途に適しています。しかし、ステンレス鋼とチタンは、溶融点と腐食抵抗が高いため、航空宇宙および医療用途に最適です。
電気導電率と磁気要件
電気導電率は、電気を導入する材料の能力の尺度です。 CNCの機械加工では、熱伝導率が高い材料が熱を効果的に消散できるため好まれます。これは、プロセス中に発生した熱が材料をゆがんだり、変形させる可能性があるため、金属を機械加工する場合に特に重要です。銅やアルミニウムなどの電気伝導率が高い材料は、熱を効果的に消散させる可能性があり、これらの問題を防ぐのに役立ちます。
CNC材料を選択するとき、特に鉄、ニッケル、コバルトなどの強磁性材料を操作する場合、磁気特性も重要です。これらの材料には、切断プロセスに影響を与える可能性のある強力な磁場があります。チタンやステンレス鋼など、非磁性の材料は、CNCの機械加工に好まれます。それらは磁場の影響を受けていないため、よりクリーンなカットを生成するためです。
硬度
加工性とは、CNC工作機械で材料を簡単に切断、掘削、または形作ることができるかを指します。
CNCの材料が硬すぎる場合、カットまたは形状が困難になる可能性があり、その結果、ツールの摩耗、ツールの破損、または表面仕上げが不十分になる可能性があります。逆に、柔らかすぎる材料は、切断力の下で変形または偏向する可能性があり、その結果、寸法の精度や表面仕上げが不十分になります。
したがって、適切な硬度でCNC加工の材料を選択することは、高品質の精密機械加工された成分を達成するために重要です。さらに、材料の硬度は、加工プロセスの速度と効率にも影響を与える可能性があります。硬い材料には、切断速度が遅くなるか、より強力な切削工具が必要になる可能性があるためです。
表面仕上げ
表面仕上げは、最終機械加工製品のパフォーマンスと外観に影響します。たとえば、粗い表面仕上げの部分では、より多くの摩擦が発生する可能性があり、これにより時期尚早の摩耗や故障につながる可能性があります。一方、滑らかな表面仕上げの部分は摩擦が少なくなり、パフォーマンスが向上し、寿命が長くなります。さらに、表面仕上げも美学において重要な役割を果たします。洗練された表面仕上げは、部品の外観を改善し、顧客にとってより魅力的にすることができます。
したがって、CNC加工用の材料を選択するときは、最終製品の表面仕上げ要件を考慮することが不可欠です。一部の材料は、他の素材よりも滑らかな表面仕上げに簡単に機械加工できます。たとえば、アルミニウムや真鍮などの金属は、滑らかな仕上げに比較的簡単に機械加工できます。対照的に、カーボンファイバーやグラスファイバーなどの材料は機械にとってより困難な場合があり、滑らかな表面仕上げを達成するには、特殊なツールとテクニックが必要になる場合があります。
美学
CNC加工プロジェクトが、ハイエンドの小売環境で使用される製品を生産することを目的としている場合、美学が重要な要素になります。素材は視覚的に魅力的で、魅力的なテクスチャー、色、表面仕上げが必要です。また、望ましい外観を実現するために、簡単に磨き、塗装した、または完成できる必要があります。
さらに、自動車や航空宇宙などの業界では、美学は製品の品質と細部へのメーカーの注意を兆候にすることができます。これは、消費者が高品質の材料と仕上げにプレミアムを支払う高級車で特に重要です。
応用
製品の最後のアプリケーションは、究極の意思決定者です。前述の要因は、CNC材料を最終決定する前に、すべての理由のごく一部を構成しています。他のアプリケーション駆動型の要因には、材料の機械加工性、化学反応性、接着性、材料の可用性、疲労寿命などの実際的な懸念が含まれます。
CNC加工に適した材料を選択する場合、完成品の意図された適用は考慮すべき重要な要素です。さまざまな材料には、硬度、引張強度、延性など、さまざまな特性があります。これらの特性は、特定の条件下で材料がどのように機能するかに影響し、異なるアプリケーションに対する材料の適合性を決定します。
たとえば、完成品が高温環境での使用を目的としている場合、熱伝導率と熱損傷に対する耐性のため、アルミニウムや銅などの材料がより良い選択になります。
予算
予算は、いくつかの理由で考慮すべき重要な要素です。まず、材料のコストは、必要な種類と数量によって大きく異なる場合があります。一部の高品質の金属はコストがかかる場合がありますが、プラスチックや複合材料はより手頃な価格です。材料の予算を設定すると、オプションを絞り込み、価格帯内の材料に集中できます。
第二に、CNCの機械加工コストは高価で時間がかかる場合があります。加工コストは、材料の種類、部品の複雑さ、および必要な機器に依存します。マシンに安い材料を選択すると、全体の生産コストを抑えることができます。
最後に、予算内にある材料を選択すると、完成品の品質に影響を与える可能性があります。安価な材料は、高品質の材料よりも欠陥があり、耐久性が低い場合があります。したがって、予算を設定し、予算内でより高い品質の材料を選択することで、完成品が耐久性と高い基準の両方を保証します。
CNC加工プロジェクトに最適な材料
それでは、ディスカッションの次の部分であるCNC加工材料の種類に進みましょう。通常の金属とプラスチックについて詳しく説明します。その後、あまり知られていないCNC材料に焦点を移します。
金属CNC材料
金属は、CNC機械加工部品の中で最も一般的な材料です。それらは、高強度、硬度、熱抵抗、電気伝導率など、幅広い好ましい特性を提供します。
アルミニウム（6061、7075）
アルミニウムは、CNC加工で最も汎用性が高く貴重な材料の1つであると広く考えられています。並外れた強度と重量の比率、軽量の性質、耐食性、そして印象的な銀色の外観を持っています。したがって、アルミニウムは、さまざまな用途での使用に非常に望ましいです。さらに、その好ましい熱および電気特性により、さまざまな電子管理アプリケーションでの使用に最適です。
チタンやスチールなどの他のCNC金属と比較して、アルミニウムは比較的簡単に機械であるため、メーカーに人気のある選択肢になります。ただし、アルミニウムは利用可能な最も安価な材料ではないことに注意する必要があります。また、ステンレス鋼など、他の特定の材料よりも高価です。
高品質の6061および7075グレードのアルミニウムは、航空宇宙フレーム、自動車エンジン部品、軽量のスポーツ装置での使用に特に人気があります。ただし、アルミニウムの汎用性は、建設、包装、家電など、他の多くの業界やアプリケーションで使用されることを意味します。
ステンレス鋼（316、303、304）
ステンレス鋼には多数のグレードがあります。しかし、一般的に、それは高強度と靭性、耐摩耗性、耐食性を備えており、アルミニウムのような光沢のある外観を持っています。さらに、それは中価格の金属の1つです。ただし、硬度のため、マシンが困難なCNC材料です。
316 SSは、熱や腐食に耐える能力により、海洋用途、医療機器、および屋外エンクロージャーに役立ちます。 303および314は同様の構成を共有し、一般に316よりも安価で機械加工可能です。その主な使用法には、ファスナー（ボルト、ネジ、ブッシングなど）、自動車部品、および家電製品が含まれます。
炭素鋼と合金鋼
炭素鋼と関連する合金は、優れた強度と加工性を提供し、多くの用途での使用に最適です。また、さまざまな熱処理プロセスと互換性があり、機械的特性をさらに強化します。さらに、炭素鋼は他のCNC金属と比較して比較的安価です。
ただし、ステンレス鋼やアルミニウムなどの材料とは異なり、炭素鋼とその合金は本質的に腐食耐性ではないことに注意する価値があります。さらに、それらのラフな外観は、審美的なアプリケーションには適していない場合があります。
それにもかかわらず、炭素鋼とその合金には、機械的ファスナーやビームなどの構造要素など、多数の実用的な用途があります。制限にもかかわらず、これらの材料は、強さ、手頃な価格、機械性のために、多くの産業および製造アプリケーションに人気のある選択肢のままです。
真鍮
真鍮は、その優れた加工性、腐食抵抗、熱および電気伝導率で知られる汎用性の高い金属です。また、銅の含有量と優れた表面摩擦特性のおかげで、魅力的な外観を誇っています。
ブラスは、さまざまな業界で多数のアプリケーションを見つけています。たとえば、消費者製品、低強度ファスナー、配管、電気デバイスで一般的に使用されています。その特性により、美的魅力を維持しながら耐久性と強さを必要とする製造コンポーネントに理想的な選択肢があります。
銅
銅は、優れた電気伝導率と熱伝導率で有名です。 ただし、視床が高いため、機械が困難になる可能性があります。これにより、CNC加工中にチップの生成が困難になる可能性があります。さらに、銅は腐食を起こしやすく、特定の環境では懸念事項となる可能性があります。
これらの課題にもかかわらず、銅は電気配線、磁気製品、宝石製造など、さまざまな業界で広く使用されています。その優れた導電性特性により、電気的および電子的なアプリケーションに理想的な選択肢がありますが、その柔軟性と審美的な魅力は、ジュエリー業界で人気のある選択肢になります。
チタン
チタン合金は、並外れた強度と重量の比率で知られており、軽量で強いと同時にあります。また、耐性耐性があり、熱伝導率が良好です。さらに、チタンは生体適合性があるため、生物医学的アプリケーションに適しています。
ただし、チタンを使用することにはいくつかの欠点があります。電気伝導率が低く、機械加工が困難です。通常のHSSまたはより弱いカーバイドカッターは、機械加工には適しておらず、CNC製造に使用するのに高価な材料です。
それでも、チタンはCNC加工、特に高性能航空宇宙部品、軍事部品、インプラントなどの生物医学製品の人気のある材料です。
マグネシウム
マグネシウムは、強度と低重量を組み合わせた金属です。その優れた熱特性により、エンジンなどの高温環境での使用に最適です。その軽量性は、より軽量で燃料効率の高い車両を生産することができます。
ただし、マグネシウムはその可燃性でも知られているため、特定のアプリケーションで安全性の懸念になる可能性があります。さらに、アルミニウムなどの他の金属ほど耐性耐性ではなく、機械よりも高価になる可能性があります。
プラスチックCNC材料
CNCプラスチックについて説明します。ほとんどのプラスチック材料は、剛性が低く融点が低いために機密性がありませんが、幅広いCNCアプリケーションを備えた小さなグループを選択しました。
酢酸（POM）
酢酸は、さまざまな望ましい特性を備えた非常に用途の広いCNCプラスチックです。優れた疲労と衝撃耐性、まともな靭性、低摩擦係数を誇っています。その上、それは水分に対して非常に耐性があるため、湿った環境での使用に最適です。
アセタルの重要な利点の1つは、その剛性であるため、大きな寸法精度で簡単に機械加工できます。これにより、ベアリング、ギア、バルブなどの精度コンポーネントで使用するための一般的な選択肢になります。その優れた機械的特性と環境要因に対する高い抵抗により、酢酸は自動車、航空宇宙、消費財などのさまざまな産業に信頼できる選択肢です。
アクリル（PMMA）
アクリルは、望ましい特性のためにガラスの代替として機能する一般的に使用される材料です。それは良好な剛性と光学的明快さを備えているため、シースルーサーフェスが必要なアプリケーションで使用できます。アクリルコンポーネントは、グラスの魅力的で機能的な代替品を提供し、光学的な明快さと耐久性が高くなります。
アクリルには、亀裂や熱軟化に対する感受性など、いくつかの制限がありますが、その汎用性と使いやすさにより、CNC加工に人気のある素材のままです。正確で高品質のコンポーネントを作成する機能により、アクリルは幅広いアプリケーションに最適です。レンズ、透明な囲い、食品貯蔵容器、装飾品はほんの一例です。
ポリカーボネート（PC）
ポリカーボネート（PC）は、独自の特性セットにより、CNC加工に使用される人気のあるプラスチック材料です。 それは非常に透明であり、安全メガネ、医療機器、電子ディスプレイなど、明確にする必要がある製品で使用するのに理想的な材料です。さらに、耐熱性が良好なため、高温用途での使用に適しています。
ただし、スクラッチに対する感受性とUV耐性の欠如は、特定のアプリケーションでの使用を制限する可能性があります。長期にわたる日光にさらされると、黄色になり、脆くなります。これにより、UV安定剤で変更されない限り、屋外アプリケーションでの使用を制限できます。
PCの一般的な使用の1つは、耐衝撃性と透明性が理想的な選択肢となるセーフティグラスとフェイスシールドの生産です。 PCは、自動車部品、電子部品、医療機器の生産にも使用されます。
ポリプロピレン（PP）
ポリプロピレンは、高耐性耐性や疲労強度など、多くの利点を持つ汎用性の高いポリマーです。また、医療用グレードの材料であり、CNC加工時に滑らかな表面仕上げを生成します。ただし、その制限の1つは、切断中に柔らかくなり、胆嚢に耐える傾向があるため、高温に耐えられないため、機械にわずかに困難になります。
ポリプロピレンは、さまざまな用途に人気のある選択肢のままです。その優れた特性により、ギアや医療製品の製造に適しています。
腹筋
ABSは、その優れた加工性、引張強度、耐耐動性、および耐薬品性により、CNC加工に適した非常に費用対効果の高いプラスチック材料です。さらに、簡単に着色できるため、美学が重要なアプリケーションに最適です。
ただし、ABSは高熱環境での使用には適しておらず、生分解性ではありません。その上、燃やしたときに不快な煙を生成します。これは、CNCショップで懸念事項となる可能性があります。
ABSには多くのアプリケーションがあり、3D印刷および射出成形で一般的に使用されており、多くの場合、CNC加工を使用した後処理で使用されます。これは、自動車コンポーネント、保護エンクロージャーの作成、および迅速なプロトタイピングに頻繁に使用されます。
ナイロン
ナイロンは、優れた引張強度、硬度、耐衝撃性を備えた汎用性のある材料です。ガラス繊維強化ナイロンなど、さまざまな複合形式で使用でき、優れた表面潤滑機能を備えています。ただし、湿った環境での使用には推奨されません。
ナイロンは、摩擦力からの保護を必要とするアプリケーションに特に適しています。これには、ギア、スライドサーフェス、ベアリング、スプロケットなどのコンポーネントが含まれます。優れた強度と潤滑特性により、ナイロンは多くの産業およびスポーツ関連の製品に人気のある選択肢です。
uhmw-pe
UHMWPEは、高硬度、耐摩耗性、耐摩耗性、耐久性など、その例外的な特性のために人気のある素材です。ただし、機械加工中の熱不安定性により、機械が困難になります。
機械加工が困難なにもかかわらず、UHMWPEは、ベアリング、ギア、ローラーのスライディングサーフェスのCNC加工に優れた材料です。その優れた特性により、高い耐摩耗性と耐久性が必要なアプリケーションに最適です。正しく機械加工すると、UHMWPEは他の材料と比較して優れたパフォーマンスと寿命が長くなる可能性があります。
その他の材料
CNCの機械加工は一般に金属とプラスチックを使用しますが、以下にリストされているものを含む他の多くの材料でも動作する可能性があります。
フォーム
フォームは、空気で満たされたボイドを持つ固体体を特徴とするCNC材料の一種です。このユニークな構造は、泡に認識可能な形状と驚くべき軽さを与えます。ポリウレタンフォームや発泡スチロールなどの特定の高密度フォームは、剛性、強度、軽量、耐久性のために簡単に機械加工できます。
フォームの軽量性は、保護パッケージに最適なオプションになります。さまざまな形やサイズに機械加工されることの汎用性により、装飾品の作成にも同様に便利です。それに加えて、それらの断熱特性により、それらは、温度制御が重要な建物、冷蔵ユニット、およびその他の用途の熱断熱材に人気のある選択肢となっています。
木材
木材は、機械加工の容易さ、強度と硬度、および利用可能な幅広いタイプのため、CNC加工に広く使用されている材料です。さらに、木材は有機化合物であり、環境にマイナスの影響はありません。その汎用性と審美的な魅力のため、Woodは家具、家の装飾、DIYプロジェクトに人気のある選択肢です。
ただし、木材の機械加工は大量の塵を生成し、労働者に健康リスクをもたらす可能性があります。したがって、木材の機械加工ワークショップが適切な小屋管理システムを導入することが重要です。
複合材料
複合材料は、結合媒体と一緒に結合される2つ以上の成分で構成される材料です。 CNC加工で使用される一般的な複合材料には、カーボンファイバー、合板、グラスファイバーなどが含まれます。これらの材料は、自動車、航空、スポーツ、医療など、多様な産業に用途があります。
複合材料の機械加工は、いくつかの要因のために非常に困難な場合があります。複合材料の構成材料は、繊維、破片、またはプレートなどの異なる機械的特性と形式を持つことができます。さらに、ボンディング媒体自体には、機械加工プロセス中に考慮する必要がある独自の特性を持つことができます。
潜在的なCNC材料を考慮することを忘れないでください
CNC加工材料の豊富な品種は、利益よりも多くの混乱を引き起こすことがあります。従来の金属やプラスチックを超えて潜在的なCNC材料を見落とすことは一般的な問題です。
製造用の設計中に大きな画像を見るのを助けるために、以下はプロジェクトの資料を最終決定する前に考慮すべきポイントの短いリストです！
非金属材料を選ぶ：非金属材料が金属の代替品が等しくなるいくつかのインスタンスがあります。たとえば、ABSやUHMW-PEなどのハードプラスチックは、硬く、強く、耐久性があります。炭素繊維などの複合材料は、多くの最高のパフォーマンスのある金属よりも優れていると宣伝されています。
フェノリックを検討してください。フェノリックは、剛性と表面特性を高くする費用対効果の高い複合材料の一種です。それらは機械加工が簡単で、非常に高速でカットすることができ、時間とお金を節約できます。
さまざまなプラスチックを知る：プラスチックのCNC加工材料の完全なポートフォリオについて知識があることは、デザイナーにとって必須のスキルです。 CNCプラスチックは安価で機械が簡単で、無視できない多様な材料特性があります。
異なるフォーム間の権利を選択します。上記のセクションを参照して、泡については、CNC材料として多くの可能性があることを強調したいと思います。一部のCNCマシンコンポーネントでさえ、金属製フォームから作られています！さまざまなCNCフォームを調べて、どちらがアプリケーションに最適かを確認します。
さまざまなCNC加工プロジェクトと材料、1つのソース
製造のための設計は、現代産業の重要な側面です。材料科学が進歩するにつれて、CNCの機械加工は思慮深い材料の選択にますます依存しています。 Guan Shengでは、CNCミリングやターニングなどのCNC加工サービスを専門としており、求められている金属から高品質のプラスチックまで、広範な材料を提供しています。経験豊富なチームと相まって、5軸の機械加工機能により、顧客に比類のない精度と品質を提供することができます。
私たちは並外れた顧客サービスの提供に専念しており、クライアントがコストを削減し、目標を達成するのを支援することに取り組んでいます。当社のテクニカルチームは、プロジェクトに最適な資料を選択するのに役立ち、専門家のアドバイスを無料で提供できます。カスタムCNCの機械加工部品が必要な場合でも、特定のプロジェクトを念頭に置いている場合でも、あらゆる段階を支援するためにここにいます。
投稿時間：7月7日 - 2023年