CNC加工鋼部品の材料消費量を推定することは、当社を含むCNC加工サービスプロバイダーにとって重要な側面です。正確な材料消費の推定は、コスト制御に役立つだけでなく、生産計画と顧客満足度を効率的に保証します。このブログ投稿では、CNCの機械加工鋼部品サプライヤとしての経験に基づいて、CNCの機械消費量を推定する方法に関するいくつかの洞察と方法を共有します。
CNC加工における材料消費の基本を理解する
推定方法に飛び込む前に、CNCの機械加工鋼部品の材料消費に影響を与える要因を理解することが不可欠です。これらの要因には、部品設計、使用する鋼の種類、加工プロセス、および加工パラメーターが含まれます。
- パーツデザイン：部品設計の複雑さは、機械加工中に除去された材料の量に直接影響します。複雑な形状、深いポケット、または薄い壁を備えた部品には、より多くの機械加工操作が必要であり、その結果、より多くの材料除去が必要です。
- スチールの種類：異なる種類の鋼は、密度と機械加工の特性が異なります。たとえば、ステンレス鋼は軟鋼よりも密度が高く、機械加工が困難です。つまり、加工プロセス中により多くの材料が除去される可能性があります。
- 加工プロセス：製粉、回転、掘削などの機械加工プロセスの選択も、材料の消費に影響を与えます。各プロセスには、切削工具、切削速度、および飼料速度によって決定される独自の材料除去率があります。
- 機械加工パラメーター：切断速度、飼料速度、切断深さを含む加工パラメーターは、材料除去率、したがって材料消費に影響します。これらのパラメーターを最適化すると、材料の無駄を減らし、加工効率を改善するのに役立ちます。
材料消費を推定する方法
簡単な計算から高度なコンピューター支援製造（CAM）ソフトウェアに至るまで、CNCの機械加工鋼部品に材料消費を推定する方法がいくつかあります。一般的に使用される方法は次のとおりです。
1。幾何学的計算方法
幾何学的計算方法には、幾何学的な形状に基づいて、原材料の体積と完成部分の体積を計算することが含まれます。 2つのボリュームの違いは、機械加工中に除去された材料の量を表します。
原材料の体積を計算するには、その寸法（長さ、幅、高さ）と密度を知る必要があります。完成部品のボリュームは同じ方法を使用して計算できますが、部品の設計と穴やポケットなどの追加機能を考慮する必要があります。
たとえば、寸法が100 mm x 50 mm x 20 mmの長方形の鋼鉄ブロックと7.85 g/cm³の密度があるとしましょう。原材料の体積は、次のように計算できます。
原材料の体積=長さx幅x高さ
原材料の量= 100 mm x 50 mm x 20 mm
原材料の量=100,000mm³
ボリュームを立方センチメートルに変換する：
原材料の量=100,000mm³ / 1000 = 100cm³
原材料の重量は、体積に密度を掛けることで計算できます。
原材料の重量=ボリュームx密度
原材料の重量= 100cm³x7.85g/cm³
原材料の重量= 785 g
次に、完成した部品の体積は80,000mm³であると仮定します。機械加工中に削除された材料の体積は、次のように計算できます。
除去された材料の量=原材料の量 - 完成部品の量
除去された材料の量=100,000mm³ -80,000mm³
除去された材料の量=20,000mm³
ボリュームを立方センチメートルに変換する：
除去された材料の量=20,000mm³ / 1000 = 20cm³
除去された材料の重量は、体積に密度を掛けることで計算できます。
除去された材料の重量=ボリュームx密度
除去された材料の重量= 20cm³x7.85g/cm³
除去された材料の重量= 157 g
幾何学的計算方法は比較的単純で、材料消費の大まかな推定値を提供できます。ただし、実際の材料消費に大きな影響を与える可能性のある加工プロセス、切削工具、または機械加工パラメーターは考慮されていません。
2。加工時間推定方法
加工時間推定方法には、各操作の加工時間を推定し、切削工具と加工パラメーターに基づいて材料除去速度を計算することが含まれます。材料の消費量は、材料除去速度に加工時間を掛けることで計算できます。
加工時間を推定するには、切断の長さ、切断速度、および飼料速度を知る必要があります。切削速度は、切削工具がワークピースに比べて移動する速度であり、フィードレートは、ワークピースが切削工具に比べて移動する速度です。
たとえば、直径10 mmと切断速度100 m/minの切削工具を使用して、長さ100 mmの鋼部分を粉砕しているとしましょう。飼料速度は0.1 mm/歯に設定されており、切削工具の歯数は4です。
加工時間は次のように計算できます。
機械加工時間=カットの長さ /（切断速度xフィードレートx歯数）
加工時間= 100 mm/（100 m/min x 0.1 mm/歯x 4歯）
加工時間= 0.25分
材料除去速度は、切断の断面積に飼料速度と歯数を掛けることで計算できます。
材料除去速度=カットの断面積x飼料速度x歯数
材料除去速度=（πx（切削工具の直径 / 2）²）x飼料速度x歯数
材料除去率=（πx（10 mm / 2）²）x 0.1 mm /歯x 4歯
材料除去率= 31.4mm³/min
材料の消費量は、材料除去速度に加工時間を掛けることで計算できます。
材料消費=材料除去率x加工時間
材料消費= 31.4mm³/min x 0.25分
材料消費=7.85mm³
機械加工時間推定方法では、機械加工プロセス、切削工具、および材料消費のより正確な推定値を提供できる加工パラメーターを考慮します。ただし、機械加工プロセスと切削工具に関するより詳細な情報が必要であり、場合によっては利用できない場合があります。
3。コンピューター支援製造（CAM）ソフトウェア
コンピューター支援製造（CAM）ソフトウェアは、CNCの機械加工鋼部品の材料消費を推定するための強力なツールです。 CAMソフトウェアは、高度なアルゴリズムとシミュレーション手法を使用して、ツールパス、機械加工パラメーター、材料除去率などの詳細な機械加工計画を生成します。
材料消費量の推定にCAMソフトウェアを使用するには、パーツ設計をソフトウェアにインポートし、機械加工プロセス、切削工具、および加工パラメーターを定義する必要があります。その後、ソフトウェアは機械加工プロセスの3Dモデルを生成し、ツールパスと材料除去率に基づいて材料消費を計算します。
CAMソフトウェアは、加工プロセスに影響を与えるすべての要因を考慮して、材料消費の非常に正確な推定値を提供できます。ただし、ソフトウェアを操作するには専門的な知識とスキルが必要であり、購入と保守に費用がかかる場合があります。
材料消費を推定する際に考慮すべき要因
上記の方法に加えて、CNC加工鋼部品の材料消費を推定する際に考慮すべきいくつかの要因があります。これらの要因は次のとおりです。
- 材料廃棄物：材料廃棄物はCNC加工プロセスの避けられない部分であり、材料の消費に大きな影響を与える可能性があります。材料の廃棄物を最小限に抑えるには、部品設計、加工プロセス、および切削工具の選択を最適化することが重要です。
- ツールウェア：ツールの摩耗も材料の消費に影響を与える可能性があります。摩耗した切削工具は、望ましい表面仕上げを実現するためにより多くの材料除去が必要になる場合があるためです。ツールの摩耗を最小限に抑えるには、高品質の切削工具を使用して、機械加工プロセス中にツールの摩耗を監視することが重要です。
- 機械加工許容範囲：機械加工許容範囲は、完成した部分の寸法の許容可能な変動です。より緊密な機械加工耐性には、より多くの材料除去が必要であるため、材料の消費が増加する可能性があります。材料の消費を最小限に抑えるには、部品の機能と要件に基づいて適切な機械加工許容値を指定することが重要です。
- バッチサイズ：バッチサイズは、より大きなバッチサイズがセットアップ時間とツールの変更により、より多くの材料が必要になる場合があるため、バッチサイズも材料の消費に影響を与える可能性があります。大きなバッチサイズの材料消費を最小限に抑えるには、生産プロセスを最適化し、効率的なツール管理戦略を使用することが重要です。
結論
CNC加工鋼部品の材料消費量を推定することは、部品設計、加工プロセス、および切削工具の選択を完全に理解する必要がある複雑なプロセスです。このブログ投稿で説明されている方法と要因を使用することにより、材料消費量のより正確な推定値を作成し、CNC加工操作の効率と収益性を向上させることができます。
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参照
- ASMハンドブック、第16巻：機械加工、ASMインターナショナル
- Serope KalpakjianとSteven R. Schmidによる製造工学と技術、第4版、
- CNCプログラミングハンドブック、マークアルバート
