CNCフライス加工とCNC旋削加工：部品に最適な加工方法を選ぶ方法

CNCフライス加工 vs CNC旋削加工：クイック決定ガイド

CNCフライス加工とCNC旋削加工は、一般的なCNC加工プロセスの2つです。旋削加工では、工作物が回転しながら切削工具に接触します。一方、フライス加工では、回転する切削工具が固定された工作物から材料を除去します。

CNCフライス加工と旋削加工のどちらを選択するかの鍵は、加工プロセスを部品の形状、特徴、および生産要件に適合させることです。

以下の表は、部品に適した加工方法を選択するのに役立ちます。

CNCフライス加工がより良い選択肢となる場合

複雑な輪郭、ポケット、多面的な特徴を持つ部品

部品にポケット、段差、輪郭、ボス、複数の加工面など、回転しない形状がある場合、CNCフライス加工がより適しています。多軸フライス加工では、部品が基本的に円筒形である必要なく、さまざまな方向からフィーチャーにアクセスできます。

複数の穴、スロット、およびフライス加工面を必要とする部品

ボルト穴、スロット、ポケット、座ぐり穴、および平面取付面を有する部品には、一般的にフライス加工が好ましい加工方法である。これは、部品の基準面から容易にプログラムを作成できるためである。このため、穴の位置や面間の関係が重要な、複数の面を有する部品にもフライス加工が適用可能となる。

少量から中量生産で、設計変更が頻繁に行われる部品

フライス加工の柔軟性により、試作品の製作に適したプロセスです。このプロセスは、寸法、ポケット、穴パターン、外形などを加工プログラム内で後から変更できる少量生産にも適しています。当社では、試作品、カスタム部品、量産品のフライス加工サービスを提供しています。

例：ブラケット、ハウジング、マニホールド、固定プレート

平らな面、交差する穴、ポケット、および取り付け機能は、ブラケット、電子機器ハウジング、マニホールド、および固定プレートによく見られる特徴です。これらのコンポーネントは、 CNC加工部品様々な用途で使用されるため、その形状や特徴は旋削加工よりもフライス加工に適している。

CNC旋削加工がより良い選択肢となる場合

断面形状が一定の回転部品

中心軸を中心に初期形状が形成される場合、旋削加工は当然の出発点となります。ワークピースを回転させることで目的の円筒形状を作り出すことができ、シャフト、ピン、ブッシュ、スペーサー、スリーブなどを効率的に製造できます。

直径、穴径、ねじ山が主な構成要素

旋削加工は、部品の重要な形状が主に部品軸に沿った穴、テーパー、溝、またはねじである場合に、より直接的な部品製造方法です。円筒形部品および回転部品は、当社の旋削加工の主要な用途です。

サイクルタイムとコストが重要な大量生産

繰り返し回転する部品の場合、旋削加工は、機械が基本的に部品の軸を中心に構成されているため、不要な切削動作を削減するために用いられます。生産経済性は材料除去量に依存します。また、機械の種類だけでなく、工具、セットアップ、サイクルタイム、検査、バッチサイズにも依存します。大量生産される円筒形部品の場合、これらの要因から旋削加工は実用的な生産方法となります。 CNC旋削加工サービス回転部品の精密加工向けに設計されています。

一つのプロセスだけでは不十分な場合

フライス加工された平面、キー溝、および交差穴を有する回転部品

シャフトは旋削加工によって正確な直径と肩部を形成し、その後フライス加工によって平面、キー溝、または交差穴を形成することができる。これらのすべての工程を1つのプロセスで行おうとすると、追加の段取りが必要になったり、工具へのアクセスが困難になったりする可能性がある。

旋削加工された直径とフライス加工された取り付け部を必要とする部品

多くの場合、高精度な直径を持つ円筒状の物体を最初に旋削加工し、次に面、ボルト穴、スロット、またはその他の非軸対称形状をフライス加工します。このように工程を分けることで、各加工において形状に最適なプロセスを選択することが可能になります。

複合加工センターの使用と、フライス加工と旋削加工を別々に行う場合との比較

旋削加工とフライス加工を1回の段取りで行える複合加工機（回転工具を備えた旋削加工機）は、ワークのクランプ位置の変更を最小限に抑え、形状間の位置関係を維持します。ただし、部品の旋削工程が単純で、二次的なフライス加工箇所が少ない場合は、フライス加工と旋削加工を別々に行う方が経済的な場合もあります。

複雑さ、コスト、リードタイムの​​バランスを取る方法

• 旋削加工されたシャフトにフライス加工された平面部、旋削加工された直径部に交差穴、ねじ山と溝の組み合わせ、または取り付け部を備えた円筒形の本体などの部品の場合、最適な加工方法は、それらの形状がどのように相互作用するかによって異なります。
• 複合加工は、複数の工程を一度の段取りで完了できる場合に有効であり、位置決め、位置合わせ、および取り扱いを減らしつつ、重要な特徴間の関係を維持することができる。
• 旋削加工とフライス加工が比較的単純な場合、生産量が多い場合、または専用機械が容易に入手できる場合は、旋削加工とフライス加工を別々に行う方が経済的である可能性があります。
• 決定にあたっては、セットアップ要件、加工時間、形状の複雑さ、生産量、リードタイムの​​バランスを考慮する必要がある。

CNCフライス加工とCNC旋削加工の比較（一目でわかる）：

フライス加工と旋削加工の選択における重要な要素

部品の形状と主な特徴

まず、部品の製造工程に影響を与える要因を特定します。回転軸が支配的な場合は旋削加工が適しており、複数の平面、ポケット、不規則な輪郭がある場合はフライス加工が適しています。複合形状の場合は、両方の加工が必要になる場合があります。

予想生産量とバッチサイズ

セットアップ時間とサイクルタイムの経済性は、生産量と密接に関係しています。試作品の場合は、多少複雑なセットアップでも問題ない場合もありますが、バッチ数が増えるにつれて、再現性の高いサイクルがより重要になってきます。

公差、表面仕上げ、および機能要件

公差は、部品全体に不必要に適用するのではなく、機能的な特徴に合わせて設定する必要があります。穴のサイズ、同心度、穴の位置、シール面、摺動面などには、さまざまな加工方法や検査方法が必要となる場合があります。

参考までに、CNCフライス加工の直径精度は通常±0.01～0.025mm、CNC旋削加工の直径精度は±0.005～0.013mmです。どちらも剛性の高いセットアップや小さな形状では精度が向上しますが、薄肉や長い突き出し部では精度が低下します。見積もり時には、図面に基づいて加工能力を確認してください。

材料の種類と加工戦略への影響

この素材は、以下の要因に大きな影響を与えます。

• 切断条件
• ツールの選択
• 発熱
• 切りくず制御と工具摩耗

NISTの研究によると、機械加工の精度が時間とともに低下する原因となる要因には、工具の摩耗や熱の影響などが挙げられる。

品質と一貫性に関する考慮事項

フライス加工および旋削加工における寸法安定性

寸法安定性は、機械の状態、ワークの保持方法、切削条件、工具の摩耗、材料特性、温度などによって影響を受ける。熱変形は工作機械の誤差を引き起こす可能性があり、精密加工には工程監視と補正が不可欠である。

振れ、同心度、位置公差の制御

旋削加工では主軸軸に対する形状制御が重要となる一方、フライス加工では基準点やワークピースの向きに依存することが多い。適切なワーク保持、工具のセットアップ、プロービング、検査を行うことで、重要な形状間の関係性を維持することができる。

シールおよび摺動界面の表面仕上げ要件

表面仕上げは、用途に応じて指定する必要があります。シール面、ベアリング面、または摺動面には、制御された粗さが求められますが、機能を持たない外部表面には求められません。したがって、機能的な用途に必要な表面の種類は、加工プロセスに合わせて調整する必要があります。

サプライヤーがロット間の一貫性を維持する方法

バッチ間の一貫性を確保するには、以下のことが必要です。

• 制御された設定
• 検証済みツール
• 安定した切削条件
• 検査手順および文書化されたプロセス条件

すべてのご注文は、出荷前に当社の製品品質検査センターで検査されます。

CNC加工業者と連携して加工方法を選択する方法

図面、3Dモデル、および機能要件の共有

最新の設計図面、3Dモデル、材料仕様、公差、表面仕上げ、および重要な機能寸法をサプライヤーに送付してください。場合によっては、図面だけでは、組み立て時に必要となる部品の同心性や位置合わせ特性を十分に定義できないことがあります。

プロセスに関する推奨事項とコストの内訳を求める

供給業者に以下の点について問い合わせてください。

• 部品の製造方法に関する提案された手順
• セットアップの数
• 工具要件
• 検査計画と重要なコスト要因

これにより、フライス加工、旋削加工、あるいはその両方が適しているかどうかを判断できます。

プロトタイプと量産プロセスの戦略を比較評価する

最も成功した試作設計が、必ずしも最も成功した量産設計になるとは限りません。試作は柔軟性を重視して設計されるかもしれませんが、量産では専用工具への投資、最適化された加工経路、あるいは加工工程を最小限に抑えるための複合加工方式などが検討されるでしょう。

製造性を向上させるための設計変更を検討する

設計を少し変更するだけで、不要な段取りやアクセスしにくい工具を排除できます。例えば、不必要に深いポケットや非現実的な公差を最小限に抑えたり、標準工具でアクセスできる穴や形状を設計したりすることが挙げられます。

プロセス選定におけるよくある間違い

部品の特徴ではなく習慣に基づいてプロセスを選択する

以前に同様の部品で使用したプロセスをそのまま使用すると、不要な工程が追加されることがよくあります。プロセスは、形状、基準構造、公差、および必要なフィーチャに基づいて決定されるべきです。

フライス加工ではなく旋削加工で済む部品を過度に複雑化している。

円筒形の部品は必ずしもフライス加工する必要はありません。その重要な形状が主に直径、穴、肩部、ねじ山で構成されている場合、旋削加工の方がより簡便な機械加工方法となる可能性があります。

生産量がプロセス経済に与える影響を無視する

10個の部品であれば許容できるプロセスでも、数千個の部品を生産するとなると非効率になる可能性がある。段取り時間、サイクルタイム、工具稼働率、再現性といった要素の重要性は、生産される部品数によって変化する。

設計段階の初期にサプライヤーに相談しなかったこと

図面が完成するまで待つと、回避可能な製造上の問題が修正しにくくなり、コストもかさむ可能性があります。サプライヤーからの早期のフィードバックによって、アクセスできない箇所、不要な公差、過剰な段取り、さらには加工工程を簡素化できる可能性などが明らかになる場合があります。

CNCフライス加工とCNC旋削加工に関するよくある質問

同じ部品をフライス加工と旋削加工の両方で製造することは可能ですか？

はい。旋削加工は円筒形の部品を作るのに適しており、一方、平面、溝、穴、ポケット、または取り付け部品はフライス加工で成形できます。どちらの加工方法を選択するかは、それぞれの形状を最も最適かつ正確に作成できるかどうかによって決まります。

少量生産の場合、どちらのプロセスがより費用対効果が高いですか？

少量生産の場合、複雑な部品にはフライス加工が実用的であることが多い。一方、形状が主に円筒形の場合は、旋削加工の方が経済的である。

自分の部品に旋削加工が必要かどうかは、どうすればわかりますか？

部品に、直径やねじ山などの回転加工部分と、平面、スロット、クロスホールなどのフライス加工部分が組み合わされている場合、旋削加工が必要になることがあります。

CNCフライス加工とCNC旋削加工では、どの程度の公差が許容されますか？

概ね、CNCフライス加工では直径精度が±0.01～0.025mm、CNC旋削加工では±0.005～0.013mm程度で、表面粗さはRa 0.8～1.6µm程度が一般的ですが、特に重要な面ではさらに高い精度が期待できます。実際の精度は形状、材質、治具によって異なりますので、見積もり時には図面と照らし合わせてご確認ください。

1つの部品でフライス加工と旋削加工を組み合わせることは可能ですか？

はい。当社ではCNCフライス加工、CNC旋削加工、5軸加工を提供しており、旋削加工されたシャフトにフライス加工された平面、キー溝、クロスホールを組み込む作業を日常的に行っています。これらの加工は、フライス加工と旋削加工を組み合わせた装置で1回のセットアップで行うことも、複数の工程を連続して行うことも可能です。お客様の生産量に応じて、より経済的な方法をご提案いたします。

どちらのプロセスが私にとってより安価ですか？

主に円筒形状で体積が大きい場合は、旋削加工が一般的に有利です。角柱形状の場合は、フライス加工が有利です。両方の加工方法が混在する部品の場合は、形状の相互作用によって最適な方法が異なります。図面をお送りいただければ、より経済的な加工方法をご提案し、その理由をご説明いたします。

どの製造プロセスが部品に適しているか分からない場合は、図面をアップロードして無料のDFMレビューを受けてください。最適なプロセスをご提案し、判断が難しい場合は両方の方法の見積もりをご提示します。