CNC加工は、部品や製品の製造に用いられる最も一般的な製造方法の一つであり、コンピュータ数値制御（CNC）を使用することで、従来の多くの製造方法よりも速度、生産性、精度の面で有利な高度に自動化されたプロセスを使用して部品を製造することができます。CNC加工に適した材料を選択することは、困難な作業である場合があります。部品や製品の材料を選択する際には、加工性、価格、耐食性、強度、重量、外観など、いくつかの要素を考慮する必要がある。精密機械加工業者がよく選ぶ材料は以下の通りです。
アルミニウム
製造に関して言えば、アルミニウムはおそらく最も広く使用されているCNCフライス盤の材料です。他の材料よりも高速に加工できるため、アルミニウムはCNC加工にとってより有用である。軽量、非磁性、耐食性、低価格のため、アルミニウムは航空機部品、自動車部品、自転車フレーム、食品容器の製造に広く使用されている。
最も一般的なアルミニウムの種類はAL6061とAL7075で、AL6061：他のアルミニウム合金と同様に、強度対重量比が良く、本質的に大気中の腐食に強い材料です。この材料は機械加工性が高く、切削も可能ですが、他の金属よりも高価になることがあります。製品の用途によっては、塩水やその他の化学薬品にさらされると、あまり良い性能を発揮しません。AL7075 – アルミニウムの上位グレードで、7075は最も強いアルミニウム合金の一つです。6061とは異なり、AL7075は強度が高く、平均的な切削性を持っているので、困難で複雑な形状に曲げることが難しく、この材料は高強度です レクリエーション機器、自動車、航空宇宙のフレーミングアプリケーションに最適な、金属に通常のストレスがかかり、溶接が必要な場所では避ける必要があります。
ステンレス鋼
ステンレス鋼合金は、ほとんどの汚れや錆に耐性があります。強度と耐食性に優れ、外科用機器から電子機器まで幅広く使用されています。比較的軽量で耐久性に優れているため、様々な産業で活躍の場を広げている汎用性の高い素材です。
SUS304 – 最も一般的なステンレス鋼で、304は非常に丈夫で非磁性、加工しやすく、一般的に耐食性があり、産業、建設、自動車で使われる台所金具、タンク、配管に最適で、消費者や産業用の部品や製品に幅広く使われている。303と304ステンレス鋼板は、ほぼ同じ冶金学です。303は通常、処理を助けるために硫黄の少量が含まれており、通常は丸棒の株式でのみ使用され、304は主にシート、プレート、フラットストックで使用されている間。この2つの材料は互換性を持って使用することができます。SUS303は冷間成形や熱処理に適さず、ナット、ボルト、シャフト、歯車などに最も多く使用されます。SUS316は一般に船舶用ステンレス鋼と呼ばれ、強靭で溶接が容易、耐食性に優れ、建築、船舶用継手、工業用配管、自動車用などに適している。
炭素鋼
炭素鋼もまた、CNC機械加工を考慮すべき人気のある材料の1つです。それはあなたがあなたのアプリケーションの要件に基づいて選択することができ、そこから様々な製剤で提供されています。この材料は、主にその耐久性、安全性、長い貯蔵寿命、および経済的で環境に優しい性質のためにCNC加工に使用されています。
真鍮
真鍮は、精密機械加工サービスにおいて最もシンプルで費用対効果の高い材料の一つとして広く認識されており、複雑な機能を必要とする部品を作るために選ばれています。真鍮は加工しやすく、滑らかで、きれいな表面を持っています。医療機器、消費者製品、電子ハードウェアと接点、アクセサリー、商業製品などの製造に使用することができます。真鍮は柔らかく加工しやすい素材であることと、研磨性が高いことから、主に化粧品に使用されることが多く、家庭のインテリアとしても良い素材である。
また、他の金属とぶつかっても火花が出ないので、爆発の危険性のある雰囲気での使用にも適している。快削黄銅は、以前は加工性を高めるために鉛を添加していた。しかし、切削性の向上により、現在では鉛をほとんど含んでいない。耐食黄銅は、快削黄銅に比べると一般的に加工が難しい。しかし、高精度の研磨が可能で、海水による腐食に強いという特長がある。
チタン
チタンは耐熱性、耐食性に優れており、多くの産業用途で使用されている。高い強度、軽量、靭性で最もよく知られているチタンは、簡単に溶接することができ、保護と外観のために陽極酸化することができます。熱伝導性は良いのですが、研磨が不十分で、電気伝導性も悪く、通常、他の金属よりも高価です。塩分や水分の影響を受けないため、チタンは医療用インプラント、航空機部品、宝飾品などに広く使用されています。
マグネシウム
マグネシウムは、精密機械加工業者が広く使用する最も軽い構造用金属である。優れた加工性、強度、堅牢性により、様々な産業分野での用途に最適です。
モネル
CNC加工されたモネルの部品に対する需要は、過去最高となっている。それは主に、より高い強度を必要とする腐食環境にさらされるアプリケーションで使用されています。加工が難しく、高度な経験を必要とするため、モネルの加工に特化したCNCワークショップは非常に少ない。
インコネル
これは、その多くの有益な特性のために最近人気を集めているニッケルベースの超合金です。インコネル部品は、水による腐食や酸化を受ける可能性がある環境に適している。また、極端な圧力や熱にさらされるような用途にも適している。
上記の材料に加えて、さらに多くの材料から選択することができます。使用される分野や他の加工行為などを考慮した上で、適切な材料を選択することが重要である。最も正確で効率的な材料選定を行うためには、関連する材料メーカーと密接に連携することが可能である。
45号鋼
最も一般的に使用される中炭素焼入焼戻し鋼で、鋼種の一種。”45 “という数字は、鋼の平均炭素含有量が0.45％であることを表し、総合機械特性がよく、焼入れ性が低く、水焼入れ時に亀裂が発生しやすいことを表しています。小片は焼入れ・焼戻し、大片は焼戻しする必要がある。
主にタービンのインペラやコンプレッサーのピストンなど、高強度の可動部品の製造に使用される。シャフト、ギア、ラック、ウォームなど。溶接部は溶接後の応力除去のため、予熱と焼鈍が必要です。
Q235A
最も一般的に使用されている炭素構造用鋼で、A3鋼とも呼ばれる。高い塑性率、靭性、溶接性能、冷間プレス性能、一定の強度、良好な冷間曲げ性能を持っています。”Q “はピンインの “Qu “の頭文字で降伏限界の意味を表し、”235 “は鋼の降伏値で約235MPa、以下の文字は品質等級を表している。品質等級はA、B、Cに分けられ、Dは4等級あり、Q235A鋼の品質等級はA等級である。
部品や溶接構造物の一般的な要件に広く使用される。タイロッド、コネクティングロッド、ピン、シャフト、スクリュー、ナット、フェルール、ブラケット、マシンベース、建築構造物、橋梁など。
40Cr
構造用合金鋼で、最も広く使用されている鋼種の一つである。焼入れ・焼戻し処理後、良好な総合機械特性、低温衝撃靭性、低ノッチ感度、良好な焼入れ性、油冷時に得られる高い疲労強度を有し、複雑な形状の部品は水冷時に割れが発生しやすい。冷間曲げ塑性は中程度、焼戻しまたは焼入れ後の被削性は良好 共沈、高周波表面硬化を行う。
焼入れ・焼戻し後、工作機械用歯車、シャフト、ウォーム、スプラインシャフト、シンブルスリーブなどの中速・中荷重部品の製造に使用されます。焼入れ、焼戻し、高周波表面焼入れの後、歯車、シャフト、メインシャフト、クランクシャフト、マンドレル、スリーブ、ピン、コンロッド、ネジ・ナット、吸気バルブなどの表面硬度が高く、耐摩耗性のある部品の製造に使用されます。
中温で焼入れ、焼戻し後、彼らは、オイルポンプローター、スライダー、ギア、スピンドル、カラーなど、焼入れ、低温焼戻し後のヘビーデューティ、低衝撃、耐摩耗部品を製造するために使用され、炭窒化 シャフト、ギアなどの大型と高い低温衝撃靭性を持つ伝送部品は、同時に製造されています。
加工材料の特性には、機械的特性、物理的特性、化学的特性、加工特性などがあります。
1.機械的性質
強度 – 静的な負荷の下で金属が損傷や変形に抵抗する能力。塑性 – 金属材料が壊れる前に永久的な変形をする能力。
硬度 – 局所的な変形、特に塑性変形、へこみ、またはひっかき傷に抵抗する材料の能力。衝撃靭性 – 金属材料が破壊することなく衝撃荷重に抵抗する能力。
疲労強度 – 金属材料が繰り返し交番応力を受けても破壊しない最大応力。
2.物理的・化学的特性
- a. 物理的特性とは、密度、融点、熱伝導性、電気伝導性、熱膨張率、磁気特性など、金属固有の特性を指す。
- b.化学的性質とは、耐食性、耐酸化性、化学的安定性など、化学的作用による金属の性質を指します。
3. プロセス性能
加工性とは、金属材料の加工方法に対する適応性のことで、鋳造性、鍛造性、溶接性、切削性などが含まれる。
CNC機械加工部品の共通材料特性
HT150
HT150ねずみ鋳鉄、文字「HT」はピンインで「ねずみ鋳鉄」の最初の文字です、引張強さは150MPaです、中強度の鋳鉄は良い鋳造プロセス性能を持ち、キャビネット、機械ベッド、および他の部品によく使用されます。
ギアボックス、マシンベッド、ボックス、油圧シリンダー、ポンプハウジング、バルブボディ、フライホイール、シリンダーヘッド、プーリー、ベアリングキャップなど。
35号鋼
鋼の一種で、各種標準部品やファスナーの共通材料。”35 “は鋼の平均炭素含有量が0.35%であることを表している。適度な強度、良好な塑性変形性、高い冷間塑性変形性、良好な溶接性を持つ。冷間状態で局部アプセット、伸線が可能である。焼入れ性が低く、焼ならしまたは焼入れ・焼戻し後に使用する。
小断面部品、大きな荷重に耐える部品：クランクシャフト、レバー、コンロッド、シャックル等、各種標準部品、ファスナー等の製造に適する。
65Mn
ばね鋼の一種で、小型の各種板ばね、丸ばね、クッションばね、スプリングリング、弁ばね、クラッチリード、ブレーキばね、コールドコイルばね、サークリップなどにも利用できます。
0Cr18Ni9
最も一般的に使用されているステンレス耐熱鋼の一つで、食品機器、一般化学機器、原子力産業機器など、1Cr18Ni9、3Cr18Ni9など一般的に使用されているステンレス鋼材です。
Cr12
冷間加工用金型鋼として広く使用されているCr12鋼は、高炭素、高クロムタイプのレデブライト鋼である。焼入れ性が良く、耐摩耗性が良い。Cr12鋼の炭素含有量は2.3％と高いため、衝撃靭性が悪く、脆くなりやすく、不均一な共晶炭化物を形成しやすい。
Cr12鋼は耐摩耗性が良いため、衝撃荷重が少なく高い耐摩耗性を必要とする冷間パンチ、パンチ、ブランキングダイ、冷間圧造ダイ、パンチ、凹型ダイ、ドリルなどの製造に主に使用されます。スリーブ、ゲージ、伸線ダイス、スタンピングダイス、ローリングプレート、深絞りダイス、粉末冶金用コールドスタンピングダイスなど。
3Cr13
マルテンサイト系ステンレス鋼の一種に属し、加工性に優れている。数字の「3」は、材料中の平均炭素量が0.30％であることを意味する。耐食性、研磨性、高強度、耐摩耗性に優れ、高荷重、高耐摩耗、腐食性媒体のプラスチック金型の製造に適している。焼入れ焼戻し処理後の硬度がHRC30以下の3Cr13材は被削性が良く、より良い表面品質が得られやすい。硬度がHRC30を超えると部品が加工され、表面品質は良いが、工具が摩耗しやすくなる。そのため、材料が工場に入ってから、まず硬度がHRC25~30になるように焼入れ・焼戻しを行い、切削加工を行う。
YG6X
超硬工具の製造によく使用される超硬合金の一種。超硬合金は、耐火物金属と結合金属を粉末冶金法で硬く複合化した合金である。
超硬合金は、高硬度、耐摩耗性、強度と靭性、耐熱性、耐食性など一連の優れた特性を持ち、「工業用歯」として知られている。特に高硬度と耐摩耗性は、500℃でも温度変化がなく、1000℃でも高硬度がある。
超硬合金は、旋削工具、フライスカッター、プレーナー、ドリル、ボーリング工具などの工具材料として、鋳鉄、非鉄金属、プラスチック、化学繊維、黒鉛、ガラス、石材、普通鋼などの切断に広く使われており、耐熱鋼、ステンレス鋼、高マンガン鋼、工具鋼などの難削材にも使用することができる。
