CNC切削加工のコスト削減方法～設計と材料に関する5つのヒント～

パーツに何か別のパーツを嵌めるための四角いポケットを設ける場合を想像してください。よくある設計ミスの1つに、四角いポケットの四隅を直角に設計し、そのままの状態で加工を依頼してしまうことがあります。たとえば、野球のトレーディングカードのコレクションを入れるための箱を切削加工するとしましょう。カードが収まるように、完全な直角を作るには、放電加工（EDM）を使用するか、複数の平らなプレートで側面と底面を構成し、ボルト留めする必要があります。どちらも時間とコストがかかる方法です。

 弊社で使用しているエンドミルは、樹脂・軟質金属用で最小径0.4mm（加工R0.2mm）、硬質金属用で最小径0.8mm（加工R0.4mm）ですが、加工できる深さが限られています。また、このような小径のエンドミルを使用した切削加工は、細心の注意を払いながらゆっくりと行うことになるため、加工にかかる時間が増え、パーツのコストが増大することになります。

それよりもコストがかからない手法の1つに、ポケットの各角部に逃げを設ける方法があります。これはU字型またはC字型の隙間を設ける手法であり、角Rの問題を考える必要がなくなります。またこの手法を使うことで、深いポケットも効率よく製作できるようになります。6.4mm幅の逃げをそれぞれの角部に付けることで、硬質金属では深さ30mm、樹脂・軟質金属では深さ50mmまでのポケットを加工することができます（厳密には硬質金属ではポケット底面の隅にわずかに削り残りが発生するため、完全な直角にはなりません）。なんと言っても、このようにポケットを設計すると、太いエンドミルを使用でき、加工時間が短縮できるため、パーツのコストが削減されます。

文字やロゴの彫り込みを施すことでパーツの識別やブランディングに利用することも可能になりますが、これも加工に時間を要するため、コストを重視するならば避けるのがベストです。ここでもエンドミルを使用して、3D CADデータのとおりに文字、数字、記号の彫り込みを行うことになります。厳しい環境下でも消えないマーキングとして、切削加工で加工するのも悪くありませんが、それが樹脂パーツで小ロット量産の可能性があるのであれば、おそらく射出成形で使用するほうが適切です。射出成形なら、金型の加工時間が増えても、それなりの数を量産すれば、二次加工でマーキングするよりもコストが削減できます。どうしても切削加工による彫り込みが必要な場合は、弊社のツールセットは材料によって異なりますが、樹脂・軟質金属では文字太さ最小0.5mm、硬質金属では最小0.9mm（文字形状により1.1mm必要な場合あり）まで加工可能です。

0.5mm以下のフィーチャがある場合、弊社の自動見積りシステムでは、薄肉部分として黄色でハイライト表示されます。その場合もご注文いただくことは可能ですが、切削加工時に破損する恐れがあるだけでなく、加工後に曲がりや反りが発生することもあります。パーツの設計が許す限り、薄肉部は設けない、あるいは補強するようにしてください。

角部に逃げを設けるとしても、必要以上に深いポケットは厳禁です。材料をすべて削るのに加工時間が延びるだけでなく、材料に残留応力が生じたり、直角度や表面粗さが悪くなりがちです。設計者の方々には、切削加工パーツをシンプルに設計することをお勧めします。

パーツ全体の形状についても同じで、必要以上の機能をパーツに加えないようにしてください。切削加工時のパーツの保持などに問題が発生したり、より大きい材料ブロックを使用することになり、コストが増大する場合があります。設計が複雑になりすぎた場合は、複数の部品に分けて、組み立てて使用することを検討するとよいでしょう。組み立てコストや複数の部品を扱う手間が発生するデメリットはありますが、パーツをすばやく製作しなければならない場合は、それが最善の方法かもしれません。表面への彫り込み、多孔形状（ヒートシンクなど）、非常に深い穴（油圧マニホールドなど）などを使用すると、切削加工のコストが増大し、プロジェクト予算が削られていくことになるでしょう。