CNC加工に関するよくある質問

CNC（コンピュータ数値制御）加工は、コンピュータ制御と工作機械を用いて、素材（ワークピース）から材料を層状に削り取ることで、カスタム設計された部品を製造する切削加工プロセスです。積層造形（3Dプリンティング）や成形加工（射出成形）とは異なり、CNC加工は固体ブロックから材料を削り取ることで部品を製造します。高精度、厳しい公差、優れた物性が求められる金属部品やプラスチック部品の主要な製造方法となっています。

この技術は1940年代から1950年代にかけて誕生しました。最初の数値制御（NC）工作機械は、 1949年にジョン・T・パーソンズがMITと共同で開発したもので、当初は複雑なヘリコプターのブレードを製造するために設計されました。1950年代後半には、NC工作機械はデジタルコンピュータの統合によりCNC（コンピュータ数値制御）へと進化しました。この進化により、工作機械の共通プログラミング言語としてGコードの使用が標準化されました。

CNC 製造ワークフローは、主に 3 つのデジタル ステージで構成されます。

1. CAD（コンピュータ支援設計）：部品の2次元ベクトルモデルまたは3次元ソリッドモデルの作成。

2. CAM（コンピュータ支援製造）： CADモデルをツールパスに変換し、機械コード（Gコード）を生成するソフトウェア。

3. セットアップと加工：コードがCNCマシンにアップロードされ、マシンはプログラムされた動作を実行して原材料を切削します。

これらは、 ISO 6983に基づいて標準化された、CNCマシンを制御するために使用されるプログラミング言語です。

• Gコード（幾何学コード）: 機械に指示する の 移動する（例： G01 線形補間の場合、 G02 （円弧補間の場合）。

• Mコード（その他コード）: 補助機械機能を制御する（例： M03 スピンドルを始動するには、 M08 冷却剤をオンにします。

CNC加工の公差基準は、通常ISO 2768-1で定義されています。

• 標準公差（中程度 – m）：一般的に±0.125 mm（±0.005インチ）。これは、特定の公差表記がない形状に対する業界標準です。

• 精密公差（ファイン – f）：重要な部分（ベアリングの嵌め合いなど）については、CNCマシンは機械の剛性と熱安定性に応じて、 ±0.005 mmから±0.05 mmの範囲でISO IT7等級またはそれ以上の精度を達成できます。

違いは自由度にある。

• 3軸：切削工具はX、Y、Zの直線軸に沿って移動します。平面フライス加工や穴あけ加工に適しています。

• 5軸： X、Y、Z軸に加えて、2つの回転軸（A軸とB軸）を備えています。これにより、工具をあらゆる角度からワークピースにアプローチすることが可能になります。

  • 利点： 5軸加工では、複雑な形状（インペラなど）の製造が可能になり、部品の5面を1回の操作で加工できるため（3+2加工）、セットアップ時間を短縮できます。

被削性とは、材料が工作機械でどれだけ容易に切削できるかを示す指標です。多くの場合、基準となる鋼材（AISI B1112）を100%として評価します。

• 高い被削性：アルミニウム6061および真鍮C360（被削性100%以上）。これらの材料は高速切削が可能で、優れた表面仕上げを実現します。

• 被削性が低い材料：チタン（Ti-6Al-4V）およびインコネル。これらの材料は発熱量が大きく、工具の摩耗が速いため、特殊な工具と低速送りが必要となります。

• クライムミーリング（ダウンミーリング）：工具は送り方向と同じ方向に回転します。切りくずの厚さは最大から始まり、徐々に減少してゼロになります。発熱を抑え、表面品質を向上させるため、CNC仕上げ加工において推奨される方法です。

• 従来型フライス加工（アップミリング）：工具は送り方向とは逆方向に回転します。切りくずの厚さはゼロから始まり、徐々に増加します。この加工方法は、表面硬化を避けるため、通常は粗加工された鋳造品や鍛造品の加工にのみ使用されます。

表面粗さは、加工面の質感を示す指標です。最も一般的な指標はRa（粗さ平均）で、単位はマイクロメートル（μm）です。

• 加工後の標準状態：通常、表面粗さRa 3.2μm（125μin）。目に見える工具痕が存在します。

• 精密加工：Ra 1.6μm～0.8μm（63～32μin）。仕上げ加工には、より低速な工程が必要です。

• 研磨済み/研削済み：Ra < 0.4 μm。通常、研削や研磨などの後処理工程が必要です。

CNC 加工は非常に汎用性が高いですが、幾何学的な制約があります。

1. アンダーカット：特殊なカッター（例：Tスロットカッター）や多軸再位置決めを用いない限り、標準的な工具では表面の下の領域（オーバーハング）に到達できません。

2. 内側コーナー半径：切削工具は円形であるため、CNC加工では完全に鋭利な内側垂直コーナーを作成することはできません。工具径に一致する半径が必ず残ります。

3. 材料廃棄物：切削加工であるため、積層造形や鋳造に比べて、はるかに多くの廃棄物（切削屑）が発生します。

ステンレス鋼の機械加工は、主に3つの要因により、アルミニウム（6061など）に比べて20%から100%コストが高くなるのが一般的です。

1. 加工性：ステンレス鋼は硬度が高く、靭性にも優れています。そのため、CNC加工機は効率的に切削するために低速回転数と低送り速度で運転する必要があり、同じ部品を製造するのに時間がかかります（機械稼働時間コストが高くなります）。

2. 工具の摩耗：研磨性があり、高温を発生するため、切削工具（エンドミル／ドリル）の摩耗が著しく速くなり、工具費用が増加します。

3. 原材料：ステンレス鋼（特に316グレード）の原材料コストは、一般的に標準的なアルミニウム合金よりも高くなります。

• グレードの切り替え：耐食性がそれほど重要でない場合は、304/316からステンレス鋼303に切り替えてください。303には硫黄が含まれているため、被削性が向上し、加工時間を最大25%短縮できます。

• 公差を緩める：硬質金属は精密な仕上げ加工に時間がかかるため、どうしても必要な場合を除き、厳しい公差（例：±0.01mm）を指定することは避けてください。

• 深い穴加工は避ける：ステンレス鋼の深い穴加工には、振動（ビビリ）を起こしやすい長い工具が必要となり、加工速度が大幅に低下する。

• SS 303（機械加工業者の選択）：継手、シャフト、ナットなどの重要度の低い部品に最適です。加工性は最も優れていますが、耐食性と靭性は劣ります。

• SS 304（標準）：最も一般的な「18/8」ステンレス鋼。優れた耐食性と溶接性を備えています。調理器具、自動車部品、および一般産業部品に最適です。303よりも加工が困難です。

• SS 316（海洋グレード）：モリブデンを含み、塩化物や酸に対する優れた耐性を備えています。海洋環境、化学処理、医療機器に不可欠です。3種類の中で最も加工が難しいステンレス鋼です。

はい、弊社は17-4 PH（析出硬化型）ステンレス鋼の機械加工を専門としております。

• 使用する理由：高い降伏強度（最大1100～1300MPa）と優れた耐食性（304に匹敵）という独自の組み合わせを提供します。

• 熱処理：通常、焼きなまし状態（A状態）で機械加工を行い、その後、熱処理（例：H900）を施して最大硬度（HRC 40～47）を実現します。航空宇宙部品や医療機器に広く使用されています。

「L」は「低炭素」を意味します。

• SS 316：標準的な炭素含有量。一般的な用途に適しています。

• SS 316L：炭素含有量が低い（0.03%未満）。炭素含有量が低いため、溶接時に有害な炭化物析出を防ぎます。溶接部での耐食性を最大限に高めるには、部品を溶接する場合は316Lを選択してください。

それは結晶構造によって異なります。

• オーステナイト系ステンレス鋼（304、316）：一般的に、焼きなまし状態では非磁性です。ただし、CNC加工（冷間加工）によって304にわずかな磁性が生じる場合があります。

• マルテンサイト/フェライト系鋼種（400シリーズ、17-4 PH）：これらは強磁性です。

• ヒント：完全に非磁性の部品（例：MRI装置用）が必要な場合は、加工後の焼きなまし処理を行うため、その旨をご指定ください。

ステンレス鋼は、切断または変形すると瞬時に硬化する性質があり、次の切削パスで表面が硬くなります。これを防ぐため、当社のCNC加工士は以下の技術を採用しています。

• 鋭利な工具：摩擦を避けるため、工具は頻繁に交換します。

• 常時送り：ツールを同じ場所に留まらせることは決してありません。

• フラッドクーラント：高圧クーラントが温度を下げ、熱硬化を防ぎます。

不動態化処理とは、硝酸またはクエン酸を用いて、機械加工されたステンレス鋼部品の表面から遊離鉄を除去する化学処理のことである。

• 実施理由：ステンレス鋼は耐食性に優れていますが、機械加工によって切削工具から微細な鉄粒子が表面に埋め込まれ、錆びの原因となることがあります。不動態化処理はこれらの粒子を除去し、材料本来の耐食性を回復させます。

• 推奨：医療、食品、海洋関連部品への使用を強くお勧めします。

はい。電解研磨は、表面の微細な物質を除去する電気化学プロセスです。表面の凹凸を滑らかにし、鏡面のような光沢（Ra < 0.4μm）を実現し、極めて清浄で細菌の繁殖を防ぎます。医薬品や半導体部品の分野では、標準的な処理方法とされています。

もちろんです。SS 304は食品接触面の業界標準（「18/8」ステンレス鋼）です。塩分や酸性の食品（トマトソースや塩水など）には、孔食に対する優れた耐性を持つSS 316をお勧めします。化学組成が規格に適合していることを証明する材料証明書もご提供いたします。

一般的には、いいえ。ステンレス鋼を効果的に切削するには、高トルク、低回転数、および極めて高い機械剛性が必要です。ほとんどのデスクトップルーターは木材または軟質アルミニウム用に設計されているため、鋼を切削すると「チャタリング」（振動）や停止が発生します。Boonaを選ぶ理由：当社の産業用3軸および5軸CNCフライス盤は、ステンレス鋼の高い切削力に対応できるように設計されており、デスクトップマシンでは実現できない精密な公差と滑らかな仕上げを保証します。

焼き付き（または「冷間溶接」）は、組み立て中にステンレス鋼のねじ山が固着してしまう一般的な問題です。これを防ぐために、Boonaは次のような特別な対策を講じています。

• 材質の組み合わせ：摩擦による摩擦を軽減するため、嵌合部品には異なるグレードの材質を使用することをお勧めします（例：316ボルトと304ナット）。

• 表面仕上げ：表面の粗さを最小限に抑えるため、鋭利な工具を使用してねじ山をきれいに切削します。

• 硬度：より硬いグレード（17-4 PHなど）を使用したり、特殊なコーティングを施したりすることで、リスクを軽減することもできます。

薄肉（特にアルミニウムとデルリン）の変形は、残留応力の解放によって引き起こされます。これを防ぐため、当社では特別な技術ワークフローを採​​用しています。

• 荒削りと休止：材料の大部分を除去した後、部品を12～24時間「休止」させて、応力を自然に解放します。

• 低いクランプ力：部品が変形しないように、柔らかいジョーまたは真空治具を使用します。

• 応力除去焼鈍：重要な部品については、最終仕上げ工程の前に熱処理を行います。

標準的なCNC穴あけ加工では、真直度を確保し、ドリルの破損を防ぐため、深さ対直径比を10:1以下にすることをお勧めします。

• 設計上、より深い穴（例えば、20:1または30:1）が必要な場合は、精度と同心度を維持するために、ガンドリル加工または放電加工（EDM）技術を使用します。

陽極酸化処理により表面に材質が追加されます。

• タイプII（標準）：片側あたり約5～10µm （0.005～0.01mm）の厚みが増します。

• タイプIII（硬質）：片側あたり約25～50µm （0.025～0.05mm）の厚さが増します。

• ブーナのソリューション：厳しい公差（例：H7穴）がある場合は、必ずお知らせください。陽極酸化処理後に元の寸法に戻るよう、加工箇所をわずかに大きめに加工（補正）いたします。

CNCフライス工具は円形で回転します。工具のサイズに合わせて、必然的に内角に半径が残ります。

• DFMのヒント：内側の角は半径（例：R=1mm以上）で設計してください。

• 回避策：嵌合部品に完全に直角な角が必要な場合は、「ドッグボーン」フィレット（角を過剰に切削する）を使用するか、放電加工（EDM）を使用して直角に仕上げることができます。

• 切削ねじ：材料を除去する従来の方法。ほとんどの用途に適していますが、軟金属では強度の低いねじ山になります。

• 成形（転造）ねじ：材料を切削するのではなく、押し出すことでねじ山を形成します。これにより、材料が硬化し、より強固なねじ山が形成され、切削屑も発生しません。アルミニウムの小径ねじ（M2～M6）には、ねじ山の破損を防ぐため、成形タップの使用を強くお勧めします。

試作品（1～10個）の標準納期は3～5営業日です。少量生産（100～1,000個）の場合は、通常10～15日かかります。また、簡単な部品であれば最短24時間で発送できる特急サービス（お急ぎ便）もご用意しております。（👉 配送オプションの詳細については、配送に関するよくあるご質問（FAQ）をご覧ください。）

最低発注数量（MOQ）の制限はありません。設計検証のための試作品1点から、 1,000点以上の量産品まで、Boona Prototypesはあらゆるニーズに対応可能です。当社は「多品種少量生産」を専門としており、スタートアップ企業や研究開発検証に最適なパートナーです。

はい。品質の透明性は非常に重要です。ご要望に応じて、以下の書類一式を出荷時にご提供いたします。

• 材料証明書（COA）：金属またはプラスチックの化学組成を証明するもの。

• 寸法検査レポート：社内の三次元測定機（CMM）を使用して、重要な公差を検証します。

• 初回製品検査（FAI）：本格的な量産開始前に、生産指示書に基づいて実施されます。

はい。「生産準備完了」の部品をお届けするために、以下のような加工後の工程を実施しています。

• インサートの取り付け：アルミニウム／プラスチック部品にステンレス鋼製のヘリコイルまたはキーンサートを取り付けて、ねじ山を補強します。

• サブアセンブリ：ピン、ブッシング、または嵌合部品を互いに取り付ける作業。

• キット化：組み立てラインでの作業を容易にするため、適合する部品をセットにしてパッケージ化します。

CNC加工は、 500～1,000個以下の数量であれば最も費用対効果の高い方法です。1,000～2,000個を超える数量の場合は、圧力ダイカスト（アルミニウム／亜鉛用）への切り替えをお勧めします。ダイカストは金型の初期費用は高くなりますが、単価は大幅に低くなります（多くの場合、60～80%のコスト削減が可能です）。製品規模の拡大に合わせて、この移行をサポートいたします。

適切なプロセスは、部品の基本的な形状によって異なります。

• CNC旋削（旋盤）: ワークピース 回転する 固定された切削工具に対して。これが最も速く経済的な方法です。 円筒形または回転部品 — シャフト、ピン、ブッシング、ローラー、ねじ付きスタッド、コネクタ — 優れた真円度と同心度を実現します。最大で Ø500mm 直径。
• CNC フライス加工: ワークピースは 固定の 回転工具が材料を除去する。 角柱状（ブロック状）部品 ハウジング、ブラケット、プレート、およびポケット、平面、または複数の面に特徴を持つあらゆる部品。
• ミルターン（複合）： 多くの部品は大部分が円形ですが、それでも平面、交差穴、キー溝などの加工が必要です。部品を2台の機械間で移動させる代わりに、旋削加工とフライス加工を組み合わせたワークフローでこれらの加工を完了させることで、同心度を維持し、再固定ミスを排除します。

どちらが適しているか分からない場合は、 3Dモデルをアップロードしてください。当社のエンジニアがお客様にとって最も費用対効果の高い加工方法を選定いたします。詳細については、当社の専用CNC旋削加工およびCNCフライス加工サービスをご覧ください。