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カスタム鋳造品のCNC加工：生鋳造品から完成品まで
作成日 09.15
鋳造品は許容できる外観でも、加工が困難になることがあります。
全体的な形状は正しいかもしれません。材料は仕様を満たしているかもしれません。鋳造品は初期寸法検査にさえ合格するかもしれません。
しかし加工が始まると、別の一連の疑問が現れます。
十分な加工代はありますか？生鋳物を一貫して位置決めしクランプできますか？基準は実際の鋳物に対して実用的ですか？完成したボア、取付面、穴パターンは図面で要求される関係を維持しますか？
カスタム鋳造部品では、CNC加工は鋳物が完成した後に初めて始まるものとして扱うべきではありません。
加工について考えるのに適した時期はもっと早く、鋳物、完成形状、供給要件をまだ一緒に検討できるうちです。
完成品から始める
カスタム鋳物をレビューするとき、まず生の形状に注目しがちです。
しかし、製造できるという理由だけで顧客が鋳物を必要としているわけではない。
顧客が必要としているのは、意図したとおりに組み立て、密封し、位置決めし、支持し、あるいは動作させることができる完成部品である。
つまり、計画は最終要件から始めるべきです。
有用な質問には以下が含まれます：
- どの表面を加工する必要がありますか？
- どのボアや穴が機能的に重要ですか？
- どのフィーチャーが信頼できる加工データムを提供できますか？
- どの寸法が組立を制御しますか？
- シール面や取付面はありますか？
- 必要な表面仕上げは何ですか？
- 顧客は生鋳造品、半加工品、完全加工部品のどれを受け取りますか？
その回答は、CNC加工が始まる前に鋳造品が提供する必要があるものを判断するのに役立ちます。
鋳放しの鋳物と機械加工済みの完成部品は、無関係な二つの製品ではない。
前者は後者に対して信頼できる出発点を提供しなければならない。
機械加工代は計画する必要がある
機械加工代は鋳造・機械加工プロジェクトの最も基本的な部分の一つであるが、あまりに軽率に扱われると問題を引き起こすこともある。
加工代が少なすぎると、機械加工中に完全に取り除けない領域が残る可能性がある。
余肉が多すぎると材料の除去量、加工時間、工具摩耗が増加します。部品によっては、不要な材料の除去が工程管理をより困難にすることもあります。
適切な余肉は部品と工程によって異なります。
関連する要因には以下が含まれる場合があります：
- 鋳造方法；
- 部品サイズ；
- 材料；
- 鋳造公差；
- 表面状態；
- 変形リスク；
- 加工データム；
- 要求される完成公差。
同じ余肉をすべての面に自動的に適用すべきではありません。
シール面、軸受穴、非機能的な外面は、それぞれ異なる処理が必要になる場合があります。
有用な問いは、次のことではありません。
どれだけ余分な材料を残せるか？
それは：
不要な加工を生じさせることなく、完成形状に確実に到達するために、どの程度の材料が必要か？
可能な限り、それはツーリングが確定する前に検討されるべきです。
図面上の良いデータムが、常に最初の加工データムとして良いとは限らない
CADモデルは理想的な部品を表します。
実際の鋳造品には通常のプロセス変動があります。
その違いは、鋳造品が加工治具に設置されたときに重要になります。
完成図面は精密なデータムシステムを定義しているかもしれませんが、最初の加工工程では、生の部品を位置決めするための実用的な方法が依然として必要です。
初期の位置決め面が不安定、不均一、または鋳造変動の影響を強く受ける場合、後続の工程は管理が難しくなります。
これは以下に影響を与える可能性があります：
- ボア位置；
- フランジ厚さ；
- 穴位置；
- 残存肉厚；
- 機械加工面と鋳放し面の関係。
このため、鋳造基準と機械加工データムは一緒に検討する必要があります。
時には、後の精密加工のために信頼できる基準面を作成するために、早期の加工が使用されます。
他の場合では、鋳造品をいくつかの再現可能な特徴から位置決めするために、専用の治具が必要です。
目的は単に部品をしっかりと保持することではありません。
重要な完成特徴を製作できる再現可能な基準を確立することです。
機能間の関係は単一の寸法よりも重要であることが多い
完成した機械加工部品には、個別に管理された多くの寸法が含まれる場合があります。
しかし、組立の問題はしばしばそれらの寸法間の関係から生じます。
ベアリングボアがその直径公差を満たすことがあります。
取付面も独自の要件を満たすことがあります。
しかし、ボアがその取付面に対して正しく位置決めされていない場合、部品は組立時に依然として失敗する可能性があります。
同様のことが以下でも起こり得ます：
- 関連する2つのボア；
- シャフトとベアリングの位置；
- ボルト穴パターン；
- シール面と位置決め機能；
- 取付面と中心線；
- データムに対するねじ穴。
これが、機械加工計画が個々の寸法のリストだけに焦点を当てるべきではない理由です。
部品が実際にどのように機能するかを決定する特徴的な関係を特定する必要があります。
これらの関係はしばしば以下に影響を与えます：
- 加工順序；
- 治具設計；
- データムの選定；
- 検査方法；
- どの工程を同一段取りで完了すべきか。
カスタム鋳物の場合、完成形状は均一な素材からではなく鋳物から創成されるため、これは特に重要です。
鋳造とCNC加工は一緒に検討すべき
一般的な調達方法の一つは、鋳造品をあるサプライヤーから購入し、別の会社に送って加工することです。
それはうまく機能する場合もあります。
しかし、それは二つの製造段階の間に境界を生み出します。
鋳造工場は鋳造要件に従って鋳造品を許容可能と見なすかもしれませんが、加工サプライヤーは後に、利用可能な取り代、位置決め面、または特徴位置が完成寸法を達成するのを困難にすることを発見するかもしれません。
どちらの側も完全に間違っているわけではありません。
問題は単純に、生の鋳造品と完成部品が一つの生産計画として考慮されていなかったことかもしれません。
両方の段階を一緒に見ることで、いくつかの疑問に早い段階で対処できます：
- 機械加工面に十分な材料がありますか？
- 鋳造公差は計画された段取りと互換性がありますか？
- 部品を一貫して固定できますか？
- 適切な段階で適切なデータムが利用可能ですか？
- 加工によって局所的な肉厚問題が生じる可能性はありますか？
- どのフィーチャーを同じ段取りで加工すべきですか？
- 重要な操作の後に何を検査する必要がありますか？
これは、すべての鋳造品が同じサプライヤーによって加工されなければならないという意味ではありません。
部品が機械に到達する前に、鋳造と加工の関係を理解すべきだという意味です。
加工範囲を明確にする
「加工済み」という言葉は、見積もりによって大きく異なる意味を持つことがあります。
あるサプライヤーは粗加工のみを含めるかもしれません。
別のサプライヤーは仕上げボア、ねじ、シール面、寸法検査を含めるかもしれません。
また別のサプライヤーは生鋳物のみを見積もっているかもしれません。
そのため、必要な供給状態を明確にする必要があります。
一般的な範囲には以下が含まれる場合があります：
- 生または清掃済み鋳物；
- 粗加工済み鋳物；
- 半加工部品；
- 完全にCNC加工された部品；
- 機械加工および表面処理された完成部品。
意味のある見積もりのためには、図面またはRFQで、どの領域に機械加工が必要か、また該当する場合は必要な公差と表面仕上げを明示する必要があります。
検査報告書、材料証明書、圧力試験、その他の文書が必要かどうかを明確にすることも有用です。
供給範囲が異なる場合、二つの価格を比較するのは困難です。
明確な機械加工範囲は、その問題を防ぐのに役立ちます。
初回サンプルはプロセスチェックでもある
新しいカスタム鋳造プロジェクトがサンプル生産に到達すると、最初の機械加工部品は、一つの部品が作れることを証明する以上のことをしています。
生産計画もテストしています。
サンプルは以下を示すことができます：
- 加工代は十分ですか；
- 鋳造品を一貫して位置決めできること。
- 計画されたデータムが実際に機能すること。
- 治具へのアクセスが適切であること。
- 重要な寸法を達成できること。
- フィーチャの関係が図面と一致していること；
- 検査方法が適切であること。
問題が現れた場合、有用な問いはその個々のサンプルをどう修正するかだけではありません。
量産を開始する前にプロセスを調整する必要があるかどうかです。
一度限りの手作業による修正で許容できるサンプルができることもあるが、それが次の百個や千個の部品にとって常に信頼できる根拠になるとは限らない。
したがって、良いサンプルは部品そのものとその製造方法の両方を確認できるものであるべきだ。
反復生産は再現可能な基準に依存する
サンプルが承認されたら、次の課題は一貫性です。
反復注文では、加工結果は最初の部品がどのように作られたかを覚えている一人の作業者に依存すべきではありません。
安定した生産は通常、明確な基準に依存しており、以下が含まれる場合があります：
- 承認された図面改訂；
- 治具の状態；
- 加工用固定具；
- データム戦略；
- CNCプログラム；
- 重要な検査ポイント；
- サンプル承認後に行われた合意済みの変更。
これは、すべてのカスタムプロジェクトに複雑な管理システムが必要という意味ではありません。
重要な製造上の決定が、次のバッチを生産するときにも明確であり続けるべきだという意味です。
図面、公差、機械加工形状、または材料状態への変更は、機械加工プロセスを再評価する必要を生じさせる場合があります。
鋳造基準と機械加工基準の両方が一貫していれば、繰り返し生産はより容易になります。
カスタム鋳造品を機械加工する前に当社が確認すること
Unna Metalでは、お客様の図面、モデル、サンプル、技術要件に基づいて、カスタム鋳造品およびCNC機械加工部品を手がけています。
加工がプロジェクトの一部である場合、CNC加工を後から追加される別工程として扱うのではなく、鋳造要件とともに完成図面を検討します。
部品によっては、以下を検討する場合があります：
- 加工代；
- 鋳造および機械加工のデータム；
- 重要なボアおよび機能面；
- 主要なフィーチャー間の関係；
- 治具の実現可能性；
- 機械加工の順序；
- 必要な供給状態；
- 予想数量；
- 検査要件。
目的は単純です：対処する時間がまだあるうちに、完成品に影響を与える可能性のあるポイントを特定することです。
すべての鋳造品が同じ機械加工計画を必要とするわけではなく、すべてのプロジェクトが同じ生産体制に適合するわけではありません。
それを早期に理解することで、見積もり、サンプル開発、および後の生産がより有用になります。
完成図面から始める
プロジェクトが鋳造とCNC加工の両方を必要とする場合、通常は完成図面から始めるのが最善です。
2D図面、3Dモデル、材料要件、数量、および重要な加工特徴に関する利用可能な情報を送付してください。
そこから、鋳造と加工の要件を一緒に評価し、見積もり、治具、またはサンプル生産の前に確認が必要なポイントを特定できます。
目標はシンプルです：
お客様が実際に必要とする完成品のための生鋳造品を計画することです。
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