CNC（コンピューター数値制御）機械加工は、精密な部分生産を通じて現代の製造に革命をもたらします。金属とプラスチックのCNC加工を選択するとき、メーカーはプロジェクトの結果に影響を与えるさまざまな要因を考慮する必要があります。このブログでは、金属とプラスチックの世界を探索しましょう CNCの機械加工、その特性、アプリケーション、および選択を行う際に考慮すべき要因を比較します。
金属CNC加工とは何ですか？
コンピューター数値制御（CNC）マシンを使用した機械加工金属は、金属ワークピースの一部を削減することでさまざまな形状が達成される減算的な製造に分類されます。いくつかの手法は、プログラムされた命令に従って材料を除去するドリル、ミル、旋盤、つまりプログラムされた命令に従って材料を除去する旋盤の助けを借りて実行されます。
金属CNC加工：利点と考慮事項
主な利点
機械加工された金属部品は次の方法で優れています。
考慮すべき制約
金属加工の性質は、特定の制限をもたらします。
精密金属CNC部品の一般的な材料
CNC Metal Manufacturingはさまざまな材料を利用しており、主に特定の強度、体重、および材料を操作する能力に焦点を当てています。以下は、最も広く使用されている精密金属とその特性の例です。
アルミニウム
アルミニウムの精密耐性への機械加工は軽く、加工性の下で良好な労働条件を促進します。航空宇宙グレードの切断と自動車精度部品などのコンポーネントの締め付けを必要とする部品に関しては、これは高い切断速度許容度と低いツール摩耗に耐えることができます。
鋼鉄
鋼は驚くべき引張強度、硬度、摩耗に対する抵抗を持っているため、極端な負荷や特徴を産むことができます。さまざまなグレードと熱処理の助けを借りて、ギア、ベアリング、切削工具などの多くのアプリケーションには、パフォーマンステーラードスチールを備えています。
真鍮
真鍮は銅と亜鉛で構成された合金で、腐食なしで切断する際に精密な機械加工性を可能にします。その魅力的な黄金色のため、湿気が発生しやすい装飾品と部品の製造に最も好まれています。
チタン
疑いもなく、チタンは、体重に反して腐食をほぼゼロにする強さのために、金属に行くべき金属です。したがって、骨統合と耐食性チタンがインプラントと機器の製造にほぼ完全に使用されることも論理的であるように思われます。
銅
銅ベースの材料であるため、銅が顕著な熱導電率と電気伝導率を持っているため、電気および熱管理に銅要素を必要とすることは驚くことではありません。非常に厳しい許容範囲とともに複雑な形状にカットされる可能性があるため、ヒートシンクや電気コネクタでの使用に最適です。
プラスチックCNC加工とは何ですか？
プラスチックのCNC加工について話すとき、コンピューターによって操作され、さまざまな種類のプラスチックを切断して彫るために特別に設計された機械の使用を意味します。プラスチックCNC加工プロセスで使用される最も一般的なプラスチック材料には、ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ナイロン、ポリカーボネート、アクリルプラスチックが含まれます。これらのタイプの材料には、さまざまなアプリケーションでの使用につながる明確な特性があります。
プラスチックCNC加工：利点と制限
コストと生産の利点
プラスチック製造された部品は、次のような重要な経済的価値を提供します
金属の代替品と比較して材料コストが低くなります
加工性が容易で生産時間が短縮されました
より軽量から送料を削減しました
大量生産のための費用対効果の高いスケーリング
アプリケーションの強み
特に材料特性は次のとおりです。
優れた電気断熱性能
電子ハウジングの理想的な特性
保護ケーシングの汎用性の高いオプション
精度の電子コンポーネントと互換性があります
パフォーマンスの制約
プラスチック製造を選択する際の重要な考慮事項には次のものがあります。
金属成分と比較した強度は限られています
極端な環境での耐熱性の低下
湿気にさらされた潜在的な反り
高応力アプリケーションでの制限された使用
CNC加工用の一般的なエンジニアリングプラスチック
プラスチックCNC加工に関与するプロセスは、主に経済的でシンプルな設計であり、特定の機能を実行するため、多様な材料を使用しています。
ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）
アクリロニトリルブタジエンスチレンとしても知られているこの主要な資産は、材料の破損と強度に対する抵抗です。精度の機械加工により、細かい切断と滑らかな仕上げが可能です ABSプラスチックは、衝撃吸収を必要とする自動車や消費財などの生産TSに適用されます。
ナイロン
摩擦を含む可動部品またはアプリケーションに関しては、ナイロンはその摩耗と自己潤滑特性のおかげで無敵です。その耐薬品性と繰り返しストレスに耐える能力のため、ギア、ベアリング、その他の機械的成分に最適な材料でもあります。
詳細については、詳細をご覧ください ポリアミドとナイロンの違い.
ポリカーボネート
ポリカーボネートは、高性能エンジニアリング熱可塑性塑性であり、高い透明性に加えて、極端な衝撃強度を備えています。このような明確さと寸法を維持する能力に重点を置くと、レンズ、窓、および業界全体のその他の保護エンクロージャーでの使用に適しています。
アクリル（PMMA）
アクリルは クリスタルの明瞭さとUVの安定性を備えており、後者は長期的に黄変を防ぎます。 PMMAを機械加工する能力は、視力の明確さが求められる場所で、ディスプレイ要素、軽いパイプ、光学レンズのハウジングで広く使用されます。
ピーク（ポリエーテルエーテルケトン）
これは、高強度、熱安定性、および耐薬品性を特徴とするハイテクプラスチックです。このような特性を高温レベルで保持する能力は、航空宇宙、自動車、および医療アプリケーションでの重要な用途にも非常に重要です。
詳細 プラスチックを覗きます.
高度な比較：金属vsプラスチックCNC加工
製造プロセスのダイナミクス
金属CNC加工は、 削減プロセスのための剛性と強力なスピンドルマシンと備品の実装を意味します。このような操作には、通常、クーラント液の継続的な浸潤と、最終的な数字を達成するためのいくつかの切断のステップが含まれます。炭化物のツールは、14時間乾燥して2〜4時間のパワーサンディングでのみ耐えるため、ツールコストは生産性の最も高い要因の1つです。
CNCプラスチック製造は、 従来の機器レイアウトに満足しており、多くの場合、クーラントを使用しません。一般に、1回未満の切断パス未満の操作は広範であり、一部のPCDビットは毎日最大8〜12時間のカットアウトを提供する傾向があります。それにもかかわらず、熱可塑性科学はあまり導電性ではなく、したがって熱を効果的に放散しないという事実により、冷却が重要になります。
パフォーマンス特性
金属部品は、 表面粗さの値を極端に研磨した表面で処理して、コーティングされていないターニングとして分類されます。それらは、摂氏-40〜800度の安定した内部ジオメトリを所有しており、スレッド設計により85％のスレッドエンゲージメント強度に耐えることができます。鋼を含むほとんどの金属は、壁の厚さ約0.3mmで製造できます。
プラスチック部品は 、ほとんどの場合、RA 0.4 µmの仕上げを提供し、エンジニアリングプラスチックのために20ºCから150ºCの範囲で形状とサイズを保持できます。プラスチックの糸の強度は通常、金属の対応物の強度の40％に達し、壁の厚さは部品の変形を回避するために1.0 mm以上です。ただし、水分の不浸透性と電気分離を必要とする用途では、非常にうまく機能します。
経済的影響分析
金属の材料コストは、平均してエンジニアリングプラスチックの3〜5倍高く、加工時間は2〜3倍長くなります。ただし、金属コンポーネントは、サービスライフとメンテナンスの間隔に大きな利点を提供します。プラスチックコンポーネントは、金属の同等物と比較して60〜70％の重量削減を提供し、大量生産における送料と取り扱いコストに実質的に影響を与えます。
CNC加工のために金属とプラスチックを選択する際に考慮すべき要因
CNC加工作業の1つの計画として、金属またはプラスチックのいずれかを適切な材料として選択できます。ただし、いくつかの考慮事項があります。
強度と耐久性の要件：一般に、部品から強度と耐久性が非常に必要な場合、それらは金属から作られます。これは、プラスチックの部品とは対照的に、金属部品がより高い負荷を負担し、影響を与え、さらには摩耗さえするという事実によるものです。
耐熱性：コンポーネントが高温で使用される場合、プラスチックとは対照的に耐熱性により適した金属です。それは、過度の熱で、プラスチック成分が形状を変えるか、溶かすことさえできるからです。
電気導電率または断熱性：電子分野で見られるように、電気が材料を通過しなければならないタスクに関しては、金属材料が主に使用されます。それどころか、断熱材を維持したい場合、プラスチック材料を使用します。
予算：これは、使用可能な資料と機械加工プロセスにも関連しています。生産プロセスの性質により、金属CNCの機械加工は、特に大量生産のためにプラスチックと比較して高コストがあります。
重量：たとえば、航空宇宙産業や自動車産業など、重量が非常に重要であるという状況では、重量が非常に軽量であるという大きな利点があるため、プラスチックの部品を作る方が簡単です。ただし、金属部品は強力ですが、総製品に過度の重量を寄付します。
金属CNC加工のアプリケーション
金属CNC加工は、多くの業界で適用されるプロセスです。これらの産業の中で、以下は金属CNC機械加工されたコンポーネントが一般的な部分である場所です。
航空宇宙：金属挿入機械加工技術は、さまざまなエンジンコンポーネント、機体構造、車輪付き着陸装置の製造において非常に重要です。アルミニウム、チタン、さらにはステンレス鋼は、強く、耐摩耗性があり、高温に耐えることができるため、一般的に使用されます。
自動車：金属のCNC加工は、とりわけエンジン部品の生産、送信、サスペンションシステムの製造において、自動車部品の製造において重要です。これらの領域は、このようなストレスの多いアプリケーションで必要な強度と信頼性を与える金属を使用して設計されています。
医療機器：金属CNCの機械加工により、迅速かつ清潔な融解と小規模の詳細な融解と製造が可能になり、機器に使用されるエイズが使用されています。ステンレス鋼とチタンは、耐食性材料と埋め込み可能な材料を使用するのに有益な2つの金属です。
金属CNC加工コンポーネントのいくつかの特定のインスタンスは次のとおりです。
プラスチックCNC加工のアプリケーション
産業界でさえ、プラスチックのCNC加工にはその場所があります。プラスチックCNC加工部品が広く採用されているセクターの一部は次のとおりです。
コンシューマーエレクトロニクス：コンシューマーエレクトロニックセグメントは、プラスチックCNC加工を使用して外面、内部コンポーネント、ケース、保護カバーなどの製品を製造する主要な産業の1つです。 ABSやポリカーボネートなどの熱可塑性科学は、軽くて強く、良好な誘電特性を持っているため、特に好まれています。
パッケージング：プラスチックCNC加工の他の極端な使用は、産業が仕様に応じてプラスチックボトル、容器、さらにはキャップを製造するパッケージング部門にあります。したがって、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリマー材料は、化学攻撃に耐えることができ、簡単に成形できるため、好まれます。
プロトタイピング：プラスチックCNC加工は、さまざまなデザインのプロトタイプの作成と低ボリューム生産のための最も使用されている技術の1つです。比較的安価な価格と生産速度のおかげで、プラスチック製造は、作業用のモックアップやテスト部品を作成するのに最適です。
プラスチックCNC機械加工部品のいくつかのインスタンスには、次のものがあります。
携帯電話のケースと周辺機器
テレビ制御デバイス用のシェル
メイクアップおよび薬物に使用される容器
試用目的で作られた予備の断片
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チームMFGは、製造プロセスに適した材料の選択に対処することを常に楽しみにしています。プロジェクト、デザイン、および生産技術の材料を選択するために、エンジニアリング部門の支援が提供されます。単一のプロトタイプから低容量生産の実行までの中間段階では、仕様に合わせて高品質の精度部品を生産するという課題を受け入れます。
精神的およびプラスチックのCNC加工に関するFAQ
Q：金属とプラスチックのCNC加工の違いは何ですか？
金属CNCの機械加工は費用がかかりますが、強度と耐熱能力が追加されています。プラスチック製の機械加工は、コストに優しく軽量です。彼らは、意図した仕事の範囲に沿った独自の目的を持っています。
Q：CNC精度機械加工部品に理想的な金属は何ですか？
アルミニウムは機械加工性が良く、軽量です。チタンも強いですが、重量が少ないため、鋼は強く、したがって、重量比が高く、耐食性があります。
Q：選択した材料の種類は、CNC加工で発生するさまざまなコストにどのように影響しますか？
これは、プラスチック材料が金属よりも安価で機械よりも速いため、生産の一般的なコストを削減することを意味します。一方、プロセスには時間がかかり、高価なツールを使用する必要があるため、金属加工にはより多くのコストがかかります。
Q：CNCマシンを使用したプラスチック製の部品は耐熱性がありますか？
エンジニアリングプラスチックのほとんどは、200cの範囲の温度制限があります。高温環境では、代わりにピーク部品や金属部品などの特殊なプラスチックを使用することをお勧めします。
Q：一般的に採用されているプラスチックCNC加工コンポーネントはどのセクターですか？
電子機器、消費者製品、医療機器などの産業は、プラスチックのCNC部品をより頻繁に利用しています。これらの産業は、材料の重量と断熱特性を高く評価しています。
Q：機械加工に適した素材のどれがプロトタイピングに最適です
プラスチックのCNC加工は、プロトタイプを作成するための最良のアプローチであり、より安く、ターンアラウンド時間が短いためです。最終的な資料を進める前に、より多くの設計モックアップとデザインテストを可能にします。
Q：プラスチックと金属のCNC部品の耐久性はどのように異なりますか？
金属部品は耐久性が高く、非常に高ストレス条件での摩耗に対してより耐性があります。一方、Plasitc部品は、同じ状況で絶えず変更する必要がある場合があります。
Q：さまざまな材料のCNC加工によって達成可能な最大許容範囲は何ですか？
金属CNC加工は通常、±0.025mmまでの許容値を提供することができますが、プラスチックコンポーネントは材料の安定性の違いのため、±0.050mmの許容値を保持できます。
