CNC リードタイムを短縮するためのトップ 10 の設計ヒント

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CNC (Computer Numerical Control) 加工は、コンピュータ制御の機械を使用して原材料から精密部品を作成する製造プロセスです。 CNC 加工は、航空宇宙、自動車、医療など、精度と品質が重要な業界で広く使用されています。

高精度、高品質のコンポーネントを機械加工するには、リードタイムと財務コストの点で高価になります。 組み立てラインを稼働し続けるためにカスタムの交換部品を入手する必要がある場合や、数日以内の会議で顧客に披露するために次のプロトタイプを緊急に作成する必要がある場合があります。

理屈に関係なく、CNC 加工の主な制約の 1 つは、リード タイム、つまり完成部品を受け取るまでにかかる時間です。 リードタイムが長いとストレスとコストがかかる可能性があるため、その時間を短縮することが重要です。

プロのヒント: CNC 加工コストの削減に興味がある場合は、この記事をご覧ください。

リードタイムの​​交渉はサプライチェーンの専門家の仕事である、あるいは設計エンジニアがリードタイムに影響を与えることはできないと考えているかもしれませんが、考え直してください。

簡単な設計変更を加えて生産を加速し、部品をより早く手に入れることができます。 CNC のリードタイムを短縮するための最良のヒントを読んでください。

設計を簡素化すると、部品の製造に必要な操作の数が最小限に抑えられるため、CNC のリード タイムが短縮されます。複雑な機能を備えた複雑な設計では、多くの場合、複数の操作とセットアップが必要となり、リード タイムが増加します。

複雑な形状や深いキャビティを必要とする設計では加工時間が長くなり、リードタイムも長くなります。 そのため、ベスト プラクティスはパーツのジオメトリを可能な限り単純化することです。

デザインの簡素化について詳しくは、次の Fictiv リソースをご覧ください。

私たちの複雑さクイズは、パーツがどれだけ複雑かを知る簡単な方法です (所要時間はわずか 30 秒です)。

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部品の加工に必要な各セットアップはプロセス全体に時間がかかるため、セットアップの数を減らすとリード タイムの短縮に役立ちます。 これは、単一のセットアップで機械加工される部品を設計するか、複数の部品を単一のセットアップに統合することで実現できます。 また、大きな部品 (より多くのセットアップが必要となる) を、組み立てられる小さな部品に分割することもできます。 どのアプローチがリードタイムに最終的な影響を与えるかを確認するには、戦略について製造パートナーと相談してください。

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標準的な工具と材料のみを必要とする設計は、工具の交換や材料の調達または取り扱いに必要な時間を短縮し、リードタイムの​​短縮に役立ちます。 標準工具は容易に入手でき、その性能はよく知られているため、機械工の作業が楽になります。

同様に、標準的な材料を簡単に調達できるため、材料の取り扱い時間と全体のリードタイムが短縮されます。 一般的な材料は調達と在庫が容易であるため、リードタイムが短縮されます。また、一般的な材料は機械加工が容易であるため、加工時間が短縮されます。

標準化が簡単な領域の 1 つは、標準スレッドのみを指定することです。 カスタムねじが必要になることはほとんどなく、その製造ではリードタイムが長くなるだけです。 標準化のもう 1 つの機会は、標準化された部品を設計することです。これにより、時間とコストを追加するカスタム ツールやセットアップの必要性が軽減されます。

ツーリング向けに最適化された設計は、リードタイムに大きなプラスの影響を与える可能性があります。 これには、ツール パスの最適化が含まれます。これにより、最も効率的なツール パスを使用し、必要な工具交換の回数を減らすことで、加工に必要な時間を短縮します。

工具交換といえば、加工中に工具を交換するたびにリードタイムが増加します。 したがって、必要なさまざまな工具の数を最小限に抑え、少ない工具交換で加工できる部品を設計します。

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公差が厳しいと加工が複雑になり、リードタイムが長くなります。 したがって、必要な仕様を満たしながら、公差をできるだけ緩やかに保つことが重要です。 また、適切な公差で部品を設計することにより、リード タイムが増加する追加の機械加工作業や手動調整の必要性が減ります。

厳しい公差部品の設計について詳しく知りたい場合は、「厳しい公差部品の設計完全ガイド」および「GD&T チートシート」を参照してください。

部品を設計するときは、その製造に使用される機械加工プロセスを考慮することが不可欠です。プロセスとその機能を理解することは、リード タイムを増加させる潜在的な問題を特定するのに役立ちます。 たとえば、プロセスによっては、特定の材料や形状に適さない場合があります。

次に、標準的な工具や機械で簡単に加工できる部品を設計することを目指します。 複雑な設計やアクセスしにくい機能には特殊なツールや機械が必要になる場合があり、部品のリードタイムとコストが増加する可能性があります。

部品の加工に必要な一連の操作を考慮し、効率的な加工を計画することも最優先に考慮する必要があります。 つまり、同様の操作をグループ化するか、複数の部品を同時に加工して、全体の加工時間を短縮します。

プロのヒント: CNC 加工プロセスの設計方法について詳しくは、CNC 設計ガイドをご覧ください。

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部品が製造される CNC マシンを理解していれば、切削速度、送り速度、切込み深さなどの切削パラメータをターゲットにして加工を簡素化し、加工時間を短縮することもできます。 これらのパラメータを最適化して、加工時間を最小限に抑えながら、希望の表面仕上げと精度を実現できます。

これらの最適化は、自動化され 1 サイクルで複数の操作を実行できる最新の CNC マシンを使用すると比較的簡単に行えます。 この機能を活用して部品を設計すると、リードタイムが短縮されます。

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適切な材料を選択することも、加工時間を短縮できる要素です。 一部の CNC 材料は他の材料よりも機械加工が難しいため、それに応じて材料の選択を最適化すると、部品の機械加工にかかる時間が短縮されます。

標準在庫サイズ向けの設計。 原材料に標準在庫サイズを使用すると、材料の取り扱い時間とコストが削減されます。 コストとリードタイムをさらに削減するには、材料の無駄を最小限に抑えて部品を設計します。これにより、材料の取り扱い時間と機械加工が必要な材料の量が削減されます。

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部品の加工に必要な人間の介入が少なくなるほど、部品の加工にかかるリードタイムが短くなります。 手作業による介入を最小限に抑えて機械加工できる部品を設計することで、リードタイムと人件費を削減し、労働要件を削減できます。

加工中の部品の方向は、加工時間と部品の品質に影響します。 加工時間を短縮し、品質を向上させるために、加工する面の数を制限するか、部品の同じ側面にある同様のフィーチャをグループ化することを検討してください。

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大規模な製造に進む前に、プロトタイプを作成して設計をテストし、最適化する必要があります。 プロトタイピングにより、本格的な生産前に設計を迅速にテストし、最適化することができます。 これは、最終設計が製造用に最適化されていることを確認することで、潜在的な問題を特定し、リードタイムを短縮するのに役立ちます。

可能であれば、有限要素解析プログラムなどのシミュレーション ソフトウェアを使用して設計を評価します。 このソフトウェアを使用すると、加工プロセスを最適化し、生産を開始する前に潜在的な問題を特定できます。 これにより、生産中の試行錯誤の必要性が最小限に抑えられ、リードタイムが短縮されます。

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おそらく、コンポーネントのリードタイムを短縮するためにできる最も影響力があり重要なことは、製造可能性を考慮して正しく設計することです。 機械加工や組み立てが簡単な部品を設計することで、製造にかかる時間を最小限に抑えることができます。

これは設計の非常に重要な部分であるため、設計方法を教えるために CNC 加工マスタークラス用の DFM を開発しました。より速く、よりコスト効率が高く、機械加工のリスクが少ない部品—さまざまな複雑な機械設計に対応します。

CNC のリードタイムを短縮することは、製造効率を向上させ、コストを削減するために非常に重要です。 設計を簡素化することで、CNC 機械加工を使用して精密部品を製造するのにかかる時間を短縮できます。 ベスト プラクティスは、CNC 製造の専門家を設計プロセスに参加させて、設計が機械加工プロセスに合わせて最適化され、効率的に製造できるようにすることです。

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