CNC加工の分野では、エンジニアやデザイナーは、専門知識、創造性、精度が要求される複雑な設計問題に頻繁に直面する。アンダーカットは、そのような複雑な設計のひとつです。CADドキュメント上では、外見上は重要でない細部で解決されていますが、アンダーカット加工は、設計と製造のレベルで特別な課題と可能性を生み出します。アルミニウムのCNC加工を進めるにあたって CNC加工サービスお客様の仕様に基づき、精密CNC金属加工で大量生産する場合、性能、コスト、製造性を最適化するためには、アンダーカットの側面を学ぶことが不可欠です。

この記事では、アンダーカット加工とは何か、CNCの設計においていかに重要であるかを説明し、さまざまな加工プロセスにおいてアンダーカットを効果的に処理する方法についてアドバイスする。

アンダーカット加工とは？

アンダーカット加工とは、通常の垂直アプローチではアクセスできない空洞を加工物に形成するプロセスである。平たく言えば、内溝、アリ溝、T溝、裏面ポケットなど、形状のために通常の切削工具が容易にアクセスできない場所を指します。 

アンダーカットの原因となる最も一般的な状況は、パーツ内部の形状が突起物やオーバーハングによってブロックされている場合です。アンギュラーカッターや5軸フライス治具などの特殊な工具や加工工程では、Z軸の直接移動ではアクセスしたり見ることができないため、これらの領域を作成する必要があります。

一般的なアンダーカットの種類

多くのバリエーションがあるにもかかわらず、ほとんどのアンダーカット加工の状況は、いくつかの大きなカテゴリーに分類することができる：

1.内部アンダーカット

これらは、シリンダー内側の溝のような凹みに隠されている。内部のアンダーカットは特に難しく、アクセスするためにカスタム工具や多軸加工が必要になる場合があります。

2.外部アンダーカット

これらのアンダーカットは部品の外側にあり、多少アクセスしやすいが、特に注意が必要である。膨らみの下の隙間、肩の穴。

3.T溝と蟻溝

アンダーカット加工を必要とする一般的な機能にT溝があります。T溝は、クランプやガイドとして多くの工業部品に採用されています。

これらはすべて異なる加工が必要で、しかも標準的でないツールパスやツールタイプが必要になる。

アンダーカット加工専用工具

これらの特徴の加工は、隠れた部分や厄介な角度にまで到達することができる幅広いCNC工具の選択肢を使用してメーカーに提供される：

• ロリポップカッター（アンダーカットエンドミル）： 彼らは輪郭のある頭部と長い茎を持っているので、ひさしの裏や開口部に入り込むことができる。
• ダブテールカッター： T溝やアリ溝など、角度のついたアンダーカットの切断に適しています。
• キーシート・カッター これは、シャフトに沿って細い溝を切ったり、ツールパスの残りの部分とオフセットした溝を切ったりするためのものです。

精密CNC金属加工では、適切な工具を選択することは、単にサイズに基づくだけでなく、材質、工具の剛性、範囲、および振動の詳細が、成功した結果に寄与するすべての要素である。カッタの不適切な選択は、ツールパンチ、不十分な表面仕上げ、あるいはツールの破損を引き起こす可能性があります。

精密CNC金属製造においてアンダーカット加工が重要な理由

に関しては 精密CNC金属加工このような場合、高機能で精密な部品を見つけることが優先されます。機械設計では、設計者は、部品の組み立てを可能にする、応力を分散させる、インターフェイス部品間の移動を容易にするなど、重要な目標を達成するためにアンダーカットを使用するのが一般的です。

例えば、高い公差と正確なフィットが重要な航空宇宙産業や医療機械では、外形寸法を犠牲にすることなく内部コンポーネントを使用するための通路やクリアランスとしてアンダーカットを使用することができます。また、標準的な機能ではアクセスできないようなロック機構やシール、設計上の工夫を容易にすることもできます。

このような条件下での高精度な製造の性質上、アンダーカット加工の役割を軽視すると、機能性の低下、構造的完全性の低下、またはコストのかかる再製造につながる可能性があります。アンダーカット加工は、単なる設計上のディテールではなく、製品全体の性能を左右する戦略的な特徴なのです。

プロトタイピングと製造におけるアンダーカット加工

アンダーカットは、次の点で大きく異なる。 プロトタイプCNC加工 そして大量生産。

プロトタイピングでは、形状、フィット感、機能の検証を目的とすることも珍しくありません。また、アセンブリの詳細をテストしたり、射出成形バージョンの部品をシミュレートするためにアンダーカットを追加することもあります。このような設計のプロトタイピングは、精度と迅速さのバランスを取る必要がありますが、ほとんどの設計はクイックループになります。

一方、生産の場合は、再現性とコスト効率が重視されてきた。設計上の不当な/余分なアンダーカットがボトルネックとなり、サイクルタイムや工具寿命が延びる可能性があります。このため、多くのメーカーは、可能な限り部品形状を変更してアンダーカットの可能性を防ぐことを推奨している。

アンダーカット加工の実世界での応用

あらゆる産業において、アンダーカット加工は難解な加工ではなく、むしろ多くの製品の設計に必要な機能である。そのような例としては、以下のようなものがある：

• でよく見られる。 航空宇宙産業 構造的安定性とともに軽量化を可能にする内部凹部、溝などのインターロック形状が必要である。
• 整形外科用インプラントや外科用インプラントは、次のようなものである。 医療品 人間工学に基づき、確実なフィッティングと把持を実現するアンダーカット・セクションを備えている。
• 自動車用コネクタ およびコネクトハウジングには、アンダーカット溝を利用したスナップフィットまたはツイストロック機能がある。
• 家電製品 内部溝は、美的または機能的な魅力でデザインされる。成形することはできず、適切な組み立てを保証するために機械加工しなければならない。

どちらの状況でも、精度はオプションではない。その中で 精密CNC金属加工特にミッション・クリティカルな部品では、標準以下の機械加工によるアンダーカットは、機械的な故障や、ショートカットで節約した費用よりもはるかに高い手直し費用がかかる可能性がある。

アンダーカットがCNC設計と製造にもたらす課題

アンダーカットは、CAD図面上では単純に見えても、CNC加工現場では多くの問題を引き起こす。こうした苦労を知ることが、より優れた、扱いやすいセクションを作る鍵になる。

1.ツールのアクセシビリティ

標準的なエンドミルでは、角を曲げたり、突起の裏側に回り込んだりすることはできません。アンダーカットの加工には、Tスロットカッター、ロリポップエンドミル、ダブテールカッターなどの専用工具が必要ですが、それぞれ限界があります。

2.工具の種類の制限

CNCアンダーカット工具の柔軟性は、従来型工具のそれよりも制限されており、工具の入手可能性は地域やサプライヤーを問わず普遍的とは限らない。これはコストとリードタイムに影響する可能性がある。

3.複雑なツールパス

アンダーカット加工では、効果的なツールパスを作成するために、CNC多軸加工機や角度のついた治具が必要になる。これは、プログラミングの複雑さと時間を増加させます。

4.生産コストの増加

アンダーカットには標準的でない工具やセットアップが使われるため、時間と工具の両面でコストがかかる。余分な作業や工具を変更するたびに、製造コストは増加する。

アンダーカットを管理または回避するための専門家によるCNC加工設計のヒント

CNC加工には、設計の製造性という重要な設計原則が必要です。以下の専門家 CNC加工設計のヒント は、アンダーカットの複雑さを軽減するのに役立つだろう：

1. 可能な限りアンダーカットを避ける

アンダーカット工具旋盤は、機能的に必要な場合を除き、一般的に避けるべきものである。同じものであれば、底が平らな形状や、側面が開いているデザインの方が、加工の難易度が低いことが少なくありません。

2. ブラインドグルーブの代わりにスルーホールを使用する

可能であれば、部品を横切るようにポケットや溝を作る。アンダーカット形状は、穴を通して完全に避けることができる。

3. アクセシビリティの最大化

工具へのアクセスを改善するために、部品の特性を再設計する。これには、通常のエンドミルに対応するために、溝を広くしたり、キャビティを浅くしたりすることが含まれる。

3. 最初から正しいツールを選ぶ

アンダーカットが避けられない場合、適切なアンダーカット工具を選択することは、設計プロセスの後半で頭痛の種となります。アンダーカットエンドミル、ダブテールカッター、ロリポップツールなども、設計とコスト見積もりで考慮する必要がある工具です。

4. CNCプロフェッショナルとのコラボレーション

設計プロセスでは、CNC機械加工工場と協力してください。シニアマシニストは、回避策をアドバイスしたり、機能を損なわずに費用を削減できる設計変更を提案することができます。

結論

アンダーカット加工は、機能性と製造性の隔たりを埋める、CNC設計の焦点となる機能です。精密CNC金属加工を扱うかどうかに関係なく、アンダーカット加工は、CNC設計に焦点を当てた機能です、 アルミニウムCNC加工またはプロトタイプのCNC機械加工では、アンダーカットを効果的に設計し、工具を使い、機械加工する方法についての知識があれば、時間とコストを節約できるだけでなく、より優れた性能を持つ部品を作ることができる。

インテリジェントなCNC機械加工設計の提案を受け入れ、機械加工パートナーと緊密に協力し、適切なツールとベストプラクティスを活用することで、アンダーカットは、エンジニアリングツールボックスの新しい親友になることができます。

アンダーカットは、適切に処理されれば、設計を製造に適合させるだけでなく、卓越したものにすることができる。

よくあるご質問s

CNC部品のアンダーカット用の加工工具は何ですか？

アンダーカットの加工には、ロリポップカッター、Tスロットカッター、ダブテールカッターなどのアンダーカット専用切削工具が使用される。これらの工具の形状は、背後の形状にアクセスしたり、複雑な内部形状を開発したりできるように、特殊な形状になっています。多軸CNCマシンの標準的な工具も、非標準的な角度で加工することで、アンダーカットに到達することができます。

アンダーカットはCNC加工のコストと時間にどのような影響を与えますか？

アンダーカットは、CNC加工のコストと時間を大幅に増加させる傾向がある。それらは通常要求される：

高価な特殊工具が必要な場合もある。

• 形状に到達するためには、複数のセットアップまたは5軸セットアップが必要である。
• 工具の到達距離や振動の問題による切削性能の低下。
• これらの要因はサイクルタイムだけでなく、総製造コストにも影響する。

アルミニウムのCNC加工でアンダーカットは可能ですか？

アルミニウムは非常に柔らかく加工しやすいため、アンダーカット加工に適している。しかし、工具のたわみ、切り屑の堆積、アンダーカットの粗い表面仕上げを避けなければならないため、常に計画が必要です。アルミニウムのアンダーカットは、適切な設備と準備によって、かなりの精度で行うことができる。

アンダーカットのデザインでよくある間違いとは？

以下はよくある間違いである：

• 使用可能な工具よりも深い、または狭いアンダーカットを設計する。
• 工具の入手をおろそかにすると、機械加工不可能な部品ができる。
• アンダーカットの加工にかかる余分なコストと時間を見積もることができない。
• 設計段階での機械工とのコミュニケーション不足。
• このようなミスは、定期的に手戻りや作業遅延、費用の増大を引き起こす。

プロトタイプのCNC加工は、アンダーカットを効率的に含めることができますか？

しかし、アプローチによって効率が決まります。プロセスの初期に開発されたプロトタイプは、よりシンプルな（アンダーカットを減らした）形状を採用することができるが、設計者は最終的に5軸加工やモジュラーアセンブリーを使用してアンダーカットを組み込むことができる。初期のプロトタイプをシンプルに保つには、機能テストと製造性の間で適切なバランスを取ることがコツです。