CNC 加工設計ガイド: 成果を最大化する方法 (Honscn のエキスパートエッジを使用)

CNCの成果を最大化するための主要な設計原則

CNC工作機械は強力ですが、魔法の機械ではありません。部品の設計方法は、加工のしやすさ（難しさ）、コスト、そして性能に直接影響します。ここでは、従うべき基本的なルールをご紹介します。

1. 性能と加工性のバランスが取れた材料を選択する

CNCプロジェクトの最初のステップは、適切な材料を選ぶことです。強度や耐久性だけが重要ではありません。材料の切断、穴あけ、成形のしやすさ（つまり「加工性」）も考慮する必要があります。

• アルミニウム (6061、7075) : 軽量で手頃な価格、そして非常に加工しやすい。ブラケット、筐体、あるいは重量が重要な部品（ドローンや家電製品など）に最適です。唯一の欠点は、鋼鉄ほど強度がないため、高荷重部品には適していないことです。

• ステンレス鋼 (304、316) : 耐食性と強度に優れていますが、機械加工が難しく（コストが高く、リードタイムが長くなります）、湿気（船舶部品など）や高温（エンジン部品など）に耐える必要がある部品に使用されます。

• プラスチック (ABS、ナイロン、PEEK) : ABS は安価でプロトタイプに最適です。ナイロンは丈夫で耐摩耗性に優れています (ギアに適しています)。PEEK は耐熱性がありますが高価です (医療用または航空宇宙用の部品に最適です)。

プロのヒント：素材にこだわりすぎないようにしましょう。あるクライアントから、シンプルなセンサーブラケットにチタンを使いたいという相談を受けました。チタンは強度が高いのですが、加工コストがアルミニウムの3倍もかかります。そこで、アルミニウムのサンプルでテストしたところ、アルミニウムと同等の性能が得られました。材料費と加工コストを40%削減できました。

Honscnの強み：当社の材料専門家が、お客様のプロジェクトに最適な材料選びをお手伝いします。20種類以上の一般的な材料（アルミニウム、ステンレス鋼、ABSなど）を在庫しており、ご発注前に無料サンプルをお送りしてテストすることも可能です。強度と柔軟性の両方が求められる部品など、難しいケースでは、予算を抑えつつ仕様を満たす特殊な混合材料（ガラス繊維入りナイロンなど）もご提案いたします。

2. 機能を犠牲にせずにジオメトリを簡素化する

複雑な形状は紙の上ではかっこよく見えますが、CNC工作機械にとっては悪夢です。鋭角な角、深い空洞、アンダーカットなどは、時間とコストを増大させ、エラーのリスクも増大させます。目標は、部品が確実に機能するように設計をシンプルに保つことです。

• 鋭利な内角は避けましょう：CNC工具は先端が丸みを帯びています（小さなものでも）。そのため、設計上の「鋭利な」角は、実際にはカスタム工具（追加費用がかかります）が必要になるか、小さな半径を残すことになります。代わりに、内角に0.5～1mmの半径を追加してください。加工コストが安く、加工時間も短縮できます。

• 深いキャビティの制限：キャビティの深さが幅の5倍を超える場合（例えば、幅2mmの穴に深さ10mmの穴がある場合）、工具が振動（チャタリング）し、表面が荒れたり、工具が破損したりする可能性があります。深いキャビティが必要な場合は、工具が底部に到達しやすいように、抜き勾配（1～2度）を追加してください。

• 不要なアンダーカットを省く：アンダーカット（部品表面下の凹部）は、多くの場合、多軸加工機や手作業による再加工が必要になります。あるお客様は、「洗練された外観」を目指してアンダーカットのあるハウジングを設計しました。私たちは、アンダーカットを部品の上部（工具が届きやすい場所）に移動することを提案しました。その結果、見た目は良好で、加工時間を25%削減できました。

Honscnの強み：すべてのプロジェクトで、製造性を考慮した設計（DFM）解析を無料で提供しています。当社のエンジニアがお客様の3Dモデルを確認し、問題の原因となる可能性のある複雑な形状を特定し、簡単な修正方法を提案します。例えば、ある医療機器のお客様は、3つの深いキャビティを持つ部品を設計していましたが、それを1つの大きなキャビティに再設計することで、部品1個あたり30分の加工時間を短縮しました。

3. 許容範囲: 過剰に指定しないでください (コストが高くなります!)

公差とは、部品のサイズが設計からどれだけずれるか（例：±0.01mm）を指します。すべての寸法に厳しい公差を設定しがちですが、実際には、公差を厳しく設定すると加工速度が遅くなり、工具の摩耗が進み、コストが高くなります。ほとんどの部品では、ボルトを通す穴など、重要な形状にのみ厳しい公差が求められます。ブラケットのエッジなど、それほど重要ではない形状には、より緩い公差（±0.1mm以上）を設定できます。

例：あるクライアントは、外縁部を含むすべての寸法の公差を±0.02mmとするプラスチック筐体を設計しました。外縁部は他の部品と嵌合する必要がなかったため、私たちは外縁部の公差を±0.1mmに緩和することを提案しました。部品は問題なく動作し、生産時間は20%短縮されました（500個の注文で部品1個あたり3ドルの節約）。

Honscnの強み：当社のCNCマシンは、重要な形状において±0.001mmという厳しい公差を実現できます。しかし、必要以上に厳しい公差に対して費用を請求することはありません。お客様と協力して、どの寸法が「必須」で、どの寸法がより柔軟に対応できるかを綿密に計画します。ある航空宇宙業界のお客様には、重要な箇所（ボルト穴など）とそれほど重要でない箇所（装飾溝など）を区別した「公差マップ」を作成し、初回のご注文で1,200ドルのコスト削減を実現しました。

4. 表面仕上げ：部品の用途に合わせて調整する

表面仕上げ（部品の滑らかさや粗さ）は、外観と性能の両方に影響します。研磨仕上げ（Ra 0.2μm）は一般消費者向け製品では見栄えが良いですが、機械内部に隠れた部品（標準的なフライス仕上げRa 1.6μmで十分）には不要（かつ高価）です。

• 機能的な仕上げ：ギアや摺動部品は、摩擦を低減するために滑らかな仕上げ（Ra 0.8～1.6μm）が必要です。工具のハンドルなど、頻繁に触れる部品には、グリップ力を高めるために、凹凸のある仕上げ（Ra 3.2μm）が必要になる場合があります。

• 美しい仕上げ：部品が目に見える場合（スマートフォンケースなど）、研磨仕上げまたは陽極酸化仕上げをお選びください。陽極酸化処理は色彩と耐腐食性を高めます。ただし、厚さが5～10μm増加する点にご注意ください（これを考慮して設計を調整いたします）。

Honscnの強み：基本的なミル仕上げから、カスタムアルマイト処理（任意の色）や粉体塗装まで、10種類以上の表面仕上げをご用意しています。また、お客様の部品に最適な仕上げについてもアドバイスいたします。あるお客様は、隠しブラケットに研磨仕上げをご希望でした。標準仕上げのサンプルをお見せしたところ、それで十分だとご納得いただけました。部品1個あたり2ドルのコスト削減を実現し、性能の低下もありませんでした。

避けるべきよくある設計ミス（私たちはすべて見てきました！）

経験豊富な設計者でさえ、CNCプロジェクトを台無しにするミスを犯してしまうことがあります。ここでは、私たちが最もよく見かけるミスとその修正方法をご紹介します。

間違い1：ツールアクセスを無視する（部品が加工できない可能性があります）

CNC工具はあらゆる場所に到達できるわけではありません。他の形状の背後に隠れた穴や切り込みを設計した場合、工具はそこに到達できません。例えば、あるクライアントは、壁の内側に穴が開いた箱を設計しましたが、その穴は上面からわずか5mmしか離れていません。工具は上端に当たらずに穴に到達できませんでした。そのため、工具が容易にアクセスできる横に穴の位置を変更する必要がありました。

修正：設計時には、CNC工具が部品の周りを移動する様子を想像してみてください。もし「詰まり」があれば、設計をやり直してください。HonscnのDFM解析は、加工を始める前にこれらの問題を検出します。

間違い 2: 加工後の処理を忘れる (厚みが増します!)

めっき、陽極酸化、塗装は、部品に通常5～20μmの薄い層を追加します。この層を考慮しないと、部品が適合しない可能性があります。あるお客様は、10mmの穴に差し込む金属ピンを設計しましたが、めっき（10μmの厚みを追加）する予定であることを伝えていませんでした。めっき後のピンは幅10.02mmで、適合しませんでした。めっき前にピンを9.98mmに再加工する必要があり、時間とコストが余計にかかってしまいました。

解決策：加工パートナーに後処理について事前に伝えてください。Honscnは、メッキや陽極酸化処理を考慮して設計寸法を調整します。手直しは不要です。

間違い3：壁を薄くしすぎる（加工中に破損する）

薄い壁（厚さ1mm未満）は脆く、工具による切削時、あるいは加工時の熱によって曲がったり破損したりする可能性があります。あるクライアントは厚さ0.8mmのプラスチックカバーを設計しましたが、加工中に部品の30%が破損しました。そこで、壁を1.2mmに厚くすることを提案しました。すると、アセンブリに収まる程度に厚くなり、破損率は0%にまで低下しました。

解決策：プラスチックの場合は壁の厚さを少なくとも1mm、金属の場合は0.5mmにしてください。Honscnでは、量産に入る前に薄肉設計のプロトタイプをテストし、耐久性を確認いたします。

Honscnの強み：優れたデザインを素晴らしい成果に変える

CNC設計は、エンジニアリングと機械加工の両方を理解しているパートナーがいれば、より簡単に行えます。Honscnは、単なる「部品製造」にとどまらず、お客様の成果を最大限に高めるために、以下の取り組みを行っています。

1. 無料のDFM解析（機械加工前に問題を検出します）

多くのショップではDFM解析を有料で提供していますが、当社では無料でご提供しています。15年以上のCNC経験を持つ当社のエンジニアチームが、お客様の3Dモデルまたは図面を確認し、以下の作業を行います。

• 遅延や追加コストの原因となる設計上の特徴（鋭角や深い空洞など）にフラグを立てます。

• 部品の機能を維持しながら加工コストを削減する修正を提案します。

• レビュー用に修正した 3D モデルも作成します (追加料金なし)。

例：あるスタートアップ企業がロボットアームのジョイントの設計を持ちかけてきました。そのモデルには4つのアンダーカットがあり、それぞれにカスタムセットアップが必要でした。当社のDFMチームはジョイントを再設計し、アンダーカットを排除することで、ロボットでも問題なく動作しました。最初の100ユニットの注文で800ドルのコスト削減と1週間のリードタイム短縮を実現しました。

2. 常に仕様を満たす精密機械加工

当社では、最高クラスのCNC工作機械（Haas、DMG Mori）を使用し、毎月校正を実施することで精度を確保しています。当社の5軸工作機械はほぼあらゆる角度に対応できるため、複雑な部品（曲線状のブラケットなど）でも1回のセットアップで加工可能です（位置変更やエラー発生の心配はありません）。

工程内検査も実施しており、部品10個ごとに±0.0001mmの精度を誇る座標測定機（CMM）で寸法をチェックしています。これにより、「良品」と「不良品」の区別なく、均一な部品を供給できます。ある医療業界のお客様には、500個の小型センサーハウジングを99.8%の合格率で納品しました（わずかに不具合があったのは1個だけで、無料で交換しました）。

3. 迅速な対応（カスタムパーツでも）

締め切りが重要であることは承知しています。だからこそ、私たちは以下の点に留意しています。

• 50 種類以上の一般的な材料を在庫しています (アルミニウム、ステンレス鋼、ABS、ナイロン)。

• 100 種類以上の標準ツール サイズがすぐに使用できます。

シンプルな部品（基本的なブラケットなど）であれば、24～48時間以内に試作品をご用意できます。カスタム部品（複雑なギアなど）の場合は、3～5日でサンプルをお届けします。あるお客様から緊急事態が発生しました。生産ラインが故障し、至急交換用ブラケット20個が必要になったのです。当社は即日加工・出荷を行い、48時間以内に生産を再開しました。

4. 透明な価格設定（隠れた料金なし）

見積もりを取った後に、セットアップ、ツール、検査などに「追加料金」がかかると知ったら、最悪です。Honscnでは、見積もりにすべてが含まれています。

• 材料費（正確なグレードと数量をご案内します）。

• 加工時間（セットアップと操作の内訳）。

• 表面仕上げまたは後処理（驚くようなことはありません）。

• 検査費用（部品が仕様を満たしていることを確認するため）。

特定のコストが発生する理由もご説明いたしますので、費用の使い道が明確になります。例えば、部品にカスタムツールが必要な場合は、ツールのコストと、そのコストを相殺するために必要な部品数（通常は50個以上の部品で十分です）をご案内します。

Honscn との連携方法：ステップバイステップガイド

Honscn を使用すると、優れた CNC 結果を簡単に得ることができます。その仕組みは次のとおりです。

• 設計図を共有：3Dモデル（STL、STEP、またはSolidWorksファイル）または2D図面をお送りください。部品の用途、ご希望の材質、主要仕様（公差や表面仕上げなど）をお知らせください。

• 無料の DFM レポートを入手: 24 時間以内に、次の内容が記載されたレポートをお送りします。

• • お客様のデザインに対する弊社からのフィードバック（時間/コストを節約するための修正）。

• • 詳細な見積もり（隠れた料金はありません）。

• • 修正された 3D モデル (変更を提案した場合)。

• プランの承認：プランを進める場合、またはDFMレポートについてご質問がある場合はお知らせください。ご満足いただけるまで、デザインやお見積もりを調整させていただきます。

• サンプルの入手（オプション） ：デザインにご不安な場合は、1～5個のプロトタイプを作成してテストいただけます。2～5日以内にお送りします。

• 本格生産：サンプルを承認いただけましたら、生産を開始します。加工中は進捗状況（写真を含む）をお知らせし、完成次第、部品を発送いたします。

最終的な考え: 優れた設計 + 優れた機械加工 = 優れた結果

CNC加工は、単に「金属やプラスチックを切る」ということではありません。あなたのアイデアを、機能的で耐久性があり、高額な費用をかけずに部品に変えることです。成果を最大限に高める最善の方法は、CNC加工を念頭に置いて設計し、あなたのデザインを現実のものにする方法を理解している工場と提携することです。

Honscnでは、部品加工だけでなく、お客様と連携し、プロセスのあらゆるステップがスムーズに進むよう尽力いたします。プロトタイプのテストを行っているスタートアップ企業から、生産規模を拡大している大企業まで、ご予算内で最大限の成果を得られるようお手伝いいたします。

準備はできましたか？今すぐ設計図をお送りください。24時間以内に無料のDFMレポートとお見積もりを作成いたします。義務は一切ありません。CNCプロジェクトを最大限に活用するための率直なフィードバックをご提供いたします。