金属の高速CNC加工のための材料範囲_5軸CNC加工の応用分野

みなさん、こんにちは!今日は、高速CNC加工について話します。特に、多くの初心者がよく尋ねる質問についてです。この技術は実際にどのような材料を加工できるのでしょうか?そして、どの分野で重要な役割を果たすことができるのでしょうか?重たい金属ブロックのように見えるCNC機械に惑わされないでください。それらは現代製造の「オールラウンダー」であり、携帯電話部品から航空機エンジンまで、ほとんどどこにでも存在しています!では、彼らの応用範囲はどの程度広いのでしょうか?掘り下げて調べてみましょう!

高速CNC加工で扱える材料は何ですか?

高速CNC加工は「すべてを切る」ことはできませんが、その適用範囲は本当に印象的です!単純に言えば、主に金属材料と非金属材料の2つの主要なカテゴリーに対処しています。まず、CNC加工の主な焦点でもある金属に焦点を当てましょう

1.アルミニウム合金:これらはCNC加工のための「スター素材」です!60 6 1や70 7 5などのモデルは硬度が低く、熱伝導性が良いため、特に高速切断に適しています。多くのメーカーが携帯電話のケーシングや自動車部品を作るために使用しているのを見てきました。スピンドルの回転数が8000 rpm（毎分回転数）を超えると、表面仕上げはRa 0.8μm（マイクロメートル）に維持されます。

2.鋼:低炭素鋼から焼入れされた硬質鋼まで、あらゆるものを扱うことができます。ただし、注意が必要です!高炭素鋼（金型鋼など）を加工すると、切削工具が簡単に摩耗する傾向があります。したがって、超硬工具またはCBN（立方晶窒化ホウ素）工具を使用する必要があり、スピンドル速度も（500〜1000 rpm）に減速する必要があります。そうしないと、工具のエッジがすぐに欠けてしまいます。

3.銅と銅合金:純銅（赤銅）は柔らかすぎて工具にくっつきやすいため、大きなすくい角を持つ工具を使用してチップを強制的に破壊する必要があります。一方、真鍮は加工がはるかに簡単です-加工中にチップが簡単に剥がれ、ドライカットも可能です（切削液は必要ありません）。ただし、精密加工中に少量のエマルジョンを添加して、より安定した表面品質を確保することをお勧めします。

4.チタン合金:これらは航空宇宙分野で「割れにくいナット」です!高い強度を持っていますが、熱伝導率が低いため、切削熱は簡単に工具先端に集中します。高圧切削液を使用して工具先端を直接洗浄する必要があります!さらに、過熱による工具の損傷を防ぐために、スピンドル速度を低く保つ必要があります(100-500 rpm)。

機械加工できる非金属材料も多数あります。例えば、エンジニアリングプラスチック(ABS、ナイロン)、木材、さらには複合材料(例:炭素繊維)などです。ただし、プラスチックは融点が低いため、高速切削中に温度を制御して溶融や変形を避ける必要があります。炭素繊維は工具の摩耗を引き起こすため、ダイヤモンドコーティングされた工具を使用する必要があります。

5軸CNC加工:ハイエンド製造業の「エース・イン・ザ・ホール」

材料について説明したので、5軸CNC加工の応用分野を見てみましょう!5軸の動きを同時に制御できるハイエンド加工の代表的なもので、複雑な曲面を加工する際に非常に高い精度を実現します～

1.航空宇宙:ねじれた形状を持ち、高圧に耐えなければならない航空機のブレードやエンジンタービンディスクなどの部品について、5軸加工機は1回のセットアップですべての輪郭の加工を完了し、繰り返される位置決め誤差を回避できます。

2.医療機器:人工関節や手術器具などの製品は、しばしば自由な形状の表面を持っています。5軸加工により、寸法精度と生体適合性の要件を満たすことができます。特定のメーカーは、チタン合金ジョイントボールヘッドの公差を0.0 1 mm以内に制御できると聞いています!

3.自動車金型:自動車カバー部品用の金型は大型で複雑です。5軸CNC加工により、高精度のフライス加工が可能になり、金型生産サイクルが短縮されます!これは、新エネルギー車の統合型ダイカスト金型に特に当てはまります。深い空洞と豊富な詳細があるため、5軸技術なしでは製造できません。

4.精密光学:カメラレンズモジュールやレーザーベースなどの部品には、ナノスケールの表面粗さが必要です。5軸精密加工により、ツールマークを回避し、表面仕上げを改善できます。

材料とフィールド:より効率的なマッチングを実現するには?

異なる材料は異なる加工シナリオに適しており、適切なマッチングを選択することで効率を2倍にすることができます!参考のために簡単な表をまとめました:

|材料タイプ|推奨フィールド|典型的なパラメータ（速度/送り速度）|キーのヒント|

|------------------------------|-----------------------------------|--------------------------------------------|-----------------------------------------------|

|アルミニウム合金|電子ケーシング、自動車部品|8000-12000 rpm、0.1-0.3 mm/歯|高速+十分な冷却を使用して、ビルドアップエッジを避ける|

|ステンレス|医療機器、食品機械|1000-2000 rpm、0.05-0.15 mm/歯|加工硬化を減らすために低速+高速送り速度を使用|

|チタン合金|航空宇宙、インプラント|100-500 rpm、0.1-0.2 mm/歯|高圧冷却+耐摩耗工具を使用して熱蓄積を防止|

|エンジニアリングプラスチック|プロトタイプ生産、絶縁体|2000-4000 rpm、0.1-0.3 mm/歯|切削液の吸収による材料の変形を避けるために空冷を優先する|

|炭素繊維複合材|ドローンフレーム、スポーツ用品|300 0-6000 rpm、0.02-0.1 mm/歯|専用のダイヤモンド工具と低送り速度を使用して、剥離を防止|

私の見解:「高い設定」を盲目的に追求しないでください!

多くの初心者は、5軸機械が素晴らしいと考え、それらに投資することを主張しています。。。 しかし、それは必要ありません!平面フライス加工や単純な輪郭加工には3軸加工機で十分であり、コストも大幅に削減できます。また、複雑な曲面加工や高精度要件を伴うシナリオには、5軸加工機の方が適しています。

さらに、材料の選択も実用的である必要があります。例えば、機能的なプロトタイプを作成する場合、アルミニウム合金の代わりにABSプラスチックを使用すると、コストを30%節約できます。小規模な試作のために金属に切り替えるのは遅すぎることはありません〜結局のところ、CNC加工コストは材料の硬度と加工時間に基づいて計算されます!

ところで、私は東莞のいくつかのメーカーを訪問し、彼らの注文が近年ますます多様化していることに気づきました-5 Gベースステーションフィルターからスマートウォッチ構造部品まで。これは、CNC加工の範囲が新興産業とともに拡大していることを示しています!だから、友達、新しいエネルギーとエレクトロニクス産業にもっと注意を払ってください-あなたはより多くの注文を得るかもしれません〜

✅ 排他的なデータ参照

2025年の業界レポートによると、航空宇宙分野における5軸CNC加工の応用成長率は年間15%に達し、アルミニウム合金加工は依然として総取引量の40%以上を占めています～ただし、チタン合金および複合材料加工の利益は高く、粗利益率はアルミニウム合金加工の2倍です!したがって、技術のアップグレードは確かに利益があります～

最後に、リマインダー:高速CNC加工は強力ですが、材料特性と製品要件に合わせる必要があります!まずプロトタイプテストを行い、その後大量生産に進んでください。着実な手順を踏むことで、ミスを避けることができます。この有用な情報が、初心者の方に役立つことを願っています!