アルミニウム CNC 加工: 決定版ガイド!

アルミニウムは、さまざまな業界で使用されている多用途の要素です。航空宇宙から自動車まで、この金属は強力な地位を占めています。しかし、アルミニウムで複雑な形状を作るのに何が役立つか考えたことがありますか? 答えは、アルミニウムの CNC 加工です。

CNC 加工により、メーカーはアルミニウムを精密に切断して成形できます。その結果、複雑なアルミニウム部品やコンポーネントが作られます。アルミニウムは間違いなく非常に人気のある素材です。しかし、人々は CNC 加工を理解していません。このガイドでは、このトピックについて詳しく説明します。

 

アルミニウムのCNC加工の概要

CNC 加工は、コンピューター化されたシステムに依存する製造プロセスです。CNC 自体は数値制御システムの略です。この製造プロセスは、CNC のおかげで迅速で正確な出力を提供します。これらのプロセスで使用される機械は、CNC マシンと呼ばれます。

上で述べたように、アルミニウムはさまざまな業界で最も使用されている材料の 1 つです。その優れた加工性、強度、および安価さが際立っています。メーカーはこの材料を使用し、CNC システムで加工します。その結果、メーカーが望むものと 100% 同じさまざまな部品や製品が製造されます。

CNC 加工は、この材料の広範な使いやすさに貢献しています。たとえば、航空宇宙産業では、さまざまな部品を作るためにアルミニウムを使用しています。その理由は、アルミニウムが軽量な材料だからです。しかし、それらの部品は複雑で入り組んだデザインになっています。そのため、CNC マシンは、メーカーが複雑な部品を作るのに役立ちます。

CNC 加工がなければ、アルミニウムの使いやすさは非常に乏しかったでしょう。アルミニウムの CNC 加工がどのように機能するかを簡単に概説しましょう。まず、オペレーターは取得したい製品を設計します。これが完了すると、設計はコード化された形式でプログラムされた指示に変更されます。

このコード化された指示は、コンピューター化されたシステムに送られます。ワークピース（アルミニウム材料）は、CNC マシンの作業台に置かれます。オペレーターはシステムのスイッチを入れます。その結果、CNC マシンの切削工具はコード化された指示に従い始めます。彼らはコード化された指示に従ってワークピース（アルミニウム材料）を切断し、形作ります。

最終的に、メーカーは最初の設計に似た最終出力を得ます。これがアルミニウムの CNC 加工の仕組みです。このコンピューター化されたプロセスは、猛スピードで 100% の精度を実現することを忘れないでください。さらに、優れた再現性が得られ、その範囲がさらに広がります。この製造プロセスは普及していることを覚えておいてください。

 

一般的なアルミニウムCNC加工技術

上で述べたように、CNC 加工のトピックは非常に包括的です。この製造プロセスではさまざまな技術が使用されます。各方法は、その動作と出力の点で他の方法と異なります。各方法が独特であると言っても間違いではありません。それぞれの技術について詳しく説明しましょう。

 

1- CNCフライス加工

 

CNC フライス加工では、ワークピースは静止したままです。切削工具が移動して、アルミニウム材料 (ワークピース) を切断します。このプロセスでは、CNC フライス盤が使用されます。これらのマシンには、軸の数が異なるさまざまなタイプがあります。

一部のマシンは 3 軸で、単純な形状しか作成できません。一方、一部の CNC フライス盤は 5 軸または 6 軸以上あり、複雑な形状の作成に適しています。この加工技術は、エンジン部品、外科用ツール、ラピッドプロトタイピングの作成に役立ちます。

 

2- CNCドリル

 

CNC ドリル加工は、ワークピース (アルミニウム) に穴を開ける簡単なプロセスです。しかし、これらの穴は CNC 加工を使用せずに開けることができると言うかもしれません。その通りですが、製造には精度の高い穴が必要になる場合があります。従来の方法で穴を開けると、精度が低下します。

アルミニウムは固体材料であることに留意してください。したがって、この目的には CNC ドリル加工機が使用されます。これらの機械は正確で、コンピューターによる指示に従います。穴のサイズと深さは、複雑な製造プロセスに不可欠です。小さな誤差があると、その穴のコンポーネントの互換性がなくなる可能性があります。

CNC ドリル加工は、このような場合に最適です。穴のサイズと深さを制御し、精度を保証します。したがって、これらの穴は、ボールドまたは任意のコンポーネントアセンブリに合わせてすばやく製造できます。さらに、CNC ドリル加工機は迅速な出力を提供します。製造では、アルミニウム材料に複数の穴をすぐに開けることができます。

 

3- CNC旋削

 

旋盤は、複雑な形状を簡単に作るための優れた方法です。この方法では、ワークピース (アルミニウム) をチャックに取り付けて回転させます。この回転中に、単刃工具がワークピースに沿って移動します。工具はワークピースから部品を取り外し、指示に従って成形します。

このプロセス全体はコンピューター化されたシステムに基づいていることに留意してください。したがって、ワークピースはメーカーのニーズを満たす方法で切断されます。CNC 旋盤法は、さまざまな形状のさまざまな製品を作成するために使用されます。例としては、円筒形、溝、ねじなどがあります。アルミニウムの CNC 旋盤はコスト効率が高く、ターンアラウンドが迅速です。

 

CNC加工部品にアルミニウムを使用する利点

以上のことから、アルミニウム素材の CNC 加工が非常に流行していることがわかりました。そうでしょうか? しかし、問題は、なぜこの素材が CNC 加工に選ばれるのかということです。詳細を掘り下げて見ていきましょう。

 

1- 強度と耐久性

アルミニウムは耐久性に優れた超強力な素材です。つまり、加工中に壊れることはありません。さらに、アルミニウムで作られた部品は過酷な使用にも耐えることができます。十分な強度がなければ、CNC加工で材料を使用する意味はありません。アルミニウムで作られた部品やコンポーネントは、劣化することなく何年も持ちます。そのため、メーカーはアルミニウムをCNC加工に適していると考えています。

2- 耐腐食性と長寿命

アルミニウムの素晴らしい点は、腐食に対する優れた耐性があることです。その理由を説明しましょう。酸素と接触すると、アルミニウムは酸化アルミニウムコーティングと呼ばれる酸化物層を形成します。この層はアルミニウムを腐食から保護します。この耐腐食性により、この素材は長期間良好な状態を保ちます。この機能により、CNC加工の範囲がさらに広がります。

3- 軽量性と加工性

アルミニウムは軽量であるため、その部品は航空宇宙や自動車に適しています。これらの部品は、自動車の燃料の混乱を軽減します。さらに、軽量であることで、飛行機の空力特性が向上します。さらに、アルミニウムは機械加工が非常に簡単です。その理由は、アルミニウムが脆いからです。したがって、機械による切断や成形は安全です。

4- 表面仕上げと汎用性

アルミニウム素材は非常に汎用性があります。より具体的な特性を持つさまざまなアルミニウム合金を入手できます。極度の強度が必要だと想像してください。そのような場合、マグネシウム、銅、クロムを含むアルミニウム合金 (7075 アルミニウム) を使用できます。同様に、独自の特性を持つさまざまなアルミニウム合金が利用可能です。

さらに、メーカーはさまざまな形状を作るためにそれを使用します。形状がどれだけ複雑であっても、アルミニウムは決して失望させません。表面仕上げは、アルミニウムを CNC 加工に適したものにするもう 1 つの側面です。CNC 加工されたアルミニウムの部品には、表面仕上げの追加プロセスは必要ありません。加工中に切断することで、表面仕上げが実現します。

5- コストと手頃な価格

アルミニウムは安価な素材です。さまざまな部品やコンポーネントの製造に使用しても、コストはそれほどかかりません。さらに、この素​​材領域の CNC 機械部品も低コストです。そのため、メーカーはこれらの部品を使用して、あらゆるプロジェクトを簡単に完了できます。逆に、アルミニウムと同様の特性を持つ他の材料は高価です。

CNC 加工で外部に使用すると、コストが抑えられます。アルミニウムは、高級チタン材料と同様の特性を備えています。アルミニウムがチタンと同じくらい優れているとは言いませんが、両方の材料の価格を見ると、アルミニウムに傾きがちです。アルミニウムはコストパフォーマンスに優れた材料です。

 

CNC 加工に適したアルミニウムのグレードはどれですか?

 

先ほども述べたように、アルミニウムには多くの合金があります。製造業者は、望ましい特性を実現するためにさまざまな合金元素を使用します。これらの合金により、アルミニウムにはさまざまなグレードがあります。それぞれに独自の特性と特定の目的があります。CNC 加工に適したアルミニウム グレードの詳細を調べてみましょう。

 

• 1000 シリーズ

 

アルミニウム 1xxx 合金には、最も純粋なアルミニウムが含まれており、重量の少なくとも 99% を占めています。特定の合金元素がなければ、これらはほぼすべて純粋なアルミニウムです。たとえば、アルミニウム 1199 には重量の 99.99% のアルミニウムが含まれており、アルミホイルになります。これらは最も柔らかいグレードですが、耐腐食性に優れています。メーカーはこれを CNC 加工に使用して、食品業界向けの製品を作成します。

 

• 2000 シリーズ

 

銅は、2000 シリーズのアルミニウムの主な合金元素です。これらのグレードのアルミニウムは、析出硬化が可能です。このため、強度は鋼鉄とほぼ同じです。析出硬化について混乱していませんか? 析出硬化とは、金属を特定の温度に加熱するプロセスです。

 

この加熱により、アルミニウムの降伏強度が向上します。銅が含まれているため、2xxx アルミニウム グレードは耐腐食性が低くなります。アルミニウム 2024 には、航空宇宙部品に使用されるマンガンとマグネシウムも含まれています。CNC マシンには一連の合金があり、耐久性の高い製品を製造します。

 

• 3000 シリーズ

 

グレード 3xxx アルミニウムには、最も重要な追加要素としてマンガンが含まれています。これらのアルミニウム合金は、加工硬化も可能です。アルミニウム 3004 には、飲料缶の製造に使用されるマグネシウムも含まれています。これらのグレードは、優れた機械加工性と耐腐食性を備えています。機械との相性が良いため、メーカーは CNC 加工に使用しています。一般的に、その製品は家庭で調理器具として使用されています。

 

• 4000 シリーズ

 

シリコンは、4000 シリーズのアルミニウムの主な合金元素です。シリコンは、アルミニウム 4xxx グレードの融点を下げます。アルミニウム 4043 は、溶接用の被覆電極材料として使用されます。建物では、6000 シリーズのアルミニウム合金とアルミニウム 4047 がプレートとクラッドとして使用されます。これらのグレードのアルミニウムも CNC 加工されています。メーカーは、低温のままの製品を製造しています。その理由は、融点が低いためです。

 

• 5000 シリーズ

 

マグネシウムは 5000 シリーズの主な合金元素です。これらのグレードは最高の耐食性があり、非常に耐久性があります。このため、通常は海洋用途で使用されます。海洋用途で使用される部品は塩水と接触したままになります。そのため、優れた耐食性により、長期間良好な状態が保たれます。たとえば、アルミニウム 5083 は船舶部品によく使用される合金です。これらのグレードの CNC 加工により、海洋産業製品も製造されます。

 

• 6000 シリーズ

 

前述のように、マグネシウムとシリコンの両方から多くのアルミニウム合金が作られています。これらの元素の組み合わせは、6000シリーズの作成に使用されます。このシリーズのアルミニウムはそれほど強度がありません。そのため、析出硬化されています。ただし、耐腐食性、機械加工性、溶接性は優れています。このアルミニウムシリーズは、自動車業界では標準です。

 

• 7000 シリーズ

 

これらのアルミニウム合金は主に亜鉛で構成されています。ただし、このシリーズの一部の合金は銅、クロム、マグネシウムで構成されている場合があります。これらの合金の欠点は、耐腐食性があまり高くなく、それらで作られた部品の耐久性があまり高くないことです。

 

しかし、その強度と堅牢性は際立っています。その高い強度のため、クラス 7000 は通常、航空宇宙用途で使用されます。例を挙げてみましょう。7075 はこのシリーズの一般的なブランドです。耐食性は他の合金よりも低いですが、強度と硬度は優れています。

 

• 8000 シリーズ

 

上のセクションでは、7 つの異なるシリーズについて説明しました。しかし、一部の合金は、これらのカテゴリのいずれにも当てはまりません。そのため、これらのユニークな合金は 8000 シリーズに分類されます。これらの合金には、鉄やリチウムなど、他の多くの元素が含まれる場合があります。たとえば、8176 アルミニウムには、ワイヤの製造に使用される鉄が 0.6%、シリコンが 0.1% (重量比) 含まれています。

 

アルミニウムのCNC加工の用途

 

上のセクションでは、アルミニウム材料の CNC 加工のさまざまな側面について理解しました。しっかりと理解し、混乱していないことを願っています。それでも読み続けてください。なぜでしょうか? CNC ベースの加工の重要な用途について説明します。この製造プロセスがどのように使用されるかを理解するのに役立ちます。

 

1- 航空宇宙産業

 

アルミニウムは軽量です。そのため、航空機のさまざまな部品の製造にアルミニウムが使用されています。アルミニウムは空気力学を強化します。さらに、この素​​材の優れた強度により、この業界に最適です。アルミニウム素材の CNC 加工によって製造される部品のリストは次のとおりです。

 

• 翼
  ブラケット
  エンジンマウント
  航空機胴体部品
  着陸装置部品。

 

2- 自動車産業

 

この業界では、CNC ベースのアルミニウム加工が頼りにされてきました。アルミニウムは錆びにくく、耐久性に優れています。そのため、メーカーはさまざまな複雑な形状の部品やコンポーネントをこの素材で製造しています。コスト効率の良さも利点の 1 つです。

価格が安いため、メーカーは車両のコストを下げて部品を使用することができます。このプロセスで製造される自動車部品の一覧は次のとおりです。

 

• エンジン部品
  シリンダーヘッド
  トランスミッションハウジング
  サスペンション部品

 

自動車業界ではアルミニウムの使用が広まっています。なぜでしょうか? それは、アルミニウムが車両の燃費を向上させるからです。この素材で作られた部品は軽量です。そのため、それらの部品で作られた車両は比較的軽量です。その結果、作業中に消費される燃料が少なくなります。

 

3- 食品・医薬品

 

アルミニウムは無毒です。食品のパッケージや缶に使用しても問題はありません。ジューサーマシンの中には、アルミニウム素材の刃が付いているものもあります。これらのマシンでジュースを作ります。アルミニウムは無毒なので、液体を切ってジュースを作るときに毒性が加わることはありません。

 

同様に、製薬業界で使用される保管トレイにもアルミニウムが含まれています。これらのトレイは、何の脅威も及ぼすことなく、何年も使用され続けています。その他のツールのリストは次のとおりです。

 

• ベーキングトレイ
  ミキシングパドル
  投与装置
  保管容器
  計測装置

4- 海洋産業

 

アルミニウムの CNC 加工は、海洋産業と海洋産業の両方で普及しています。その理由を説明する必要がありますか? 概要を説明しましょう。アルミニウムは耐腐食性の素材です。海洋部品は一般に塩水と接触したままになります。そのため、非常に早く侵食されます。

 

しかし、アルミニウムは耐腐食性があるため、非常に耐久性があります。すぐに錆びることはないので、この素材は機器の製造によく使用されます。アルミニウムで作られた船舶部品のリストは次のとおりです。

 

• プロペラシャフト
  船体部品
  エンジン部品
  デッキクリートとヒンジ
  船舶用ブラケットとマウント

 

5- 建設業界

 

建設業界では、強度がありながら非常に安価な材料に大きく依存していますよね? アルミニウムは、この両方の基準を満たしています。強度があり、ストレスにも容易に耐えることができます。ただし、アルミニウムがこの業界に最適な材料であるとは言えません。他の材料の方がさらに強度が高い場合もあります。

 

しかし、一般的には価格の安さが製造業者を惹きつけます。アルミニウムの CNC 加工で作られる部品 (建設業界関連) をいくつか紹介します。

 

• 窓枠
  構造梁
  カーテンウォールシステム
  屋根材
  ドアハンドルとロック
  手すりとガードレール

 

よくある質問

 

アルミニウムの CNC 加工は高価ですか?

いいえ、アルミニウムの CNC 加工は高価ではありません。その優れた加工性が際立っています。簡単に切断できるため、機械に余分な労力は必要ありません。切削工具で簡単に切断して成形できます。したがって、アルミニウムの CNC 加工は一般的にコスト効率の高いソリューションです。

アルミニウムの CNC 加工の課題は何ですか?

一部のアルミニウム合金は非常に柔らかく、切断が面倒です。また、破損する可能性もあります。その他の課題としては、熱伝導率が高く、エッジが蓄積する傾向があることが挙げられます。ただし、メーカーはすべての課題に対するソリューションを持っています。

アルミニウムを CNC 加工できますか?

はい、アルミニウムの CNC 加工は可能です。多くの業界で、この CNC 加工プロセスを通じてアルミニウムを使用しています。高速で精度を提供します。軽量で、優れた加工性があり、脆くないことから、アルミニウムは CNC 加工の強力な選択肢となっています。

アルミニウムの CNC 加工とは何ですか?

これは CNC ベースの製造プロセスです。コンピューター制御の機械は、アルミニウムを 100% の精度で、猛スピードで切断、成形します。この方法により、製造業者は複雑な形状のアルミニウム部品を簡単に製造できます。

 

結論

アルミニウムがユニークな特性を持っていることは間違いありません。優れた強度、耐腐食性、機械加工性が際立っています。しかし、CNC 加工により、アルミニウムはさらにレベルアップします。メーカーはこの素材を使用して、非常に複雑で精巧なデザインを簡単に作成します。このガイドでは、このプロセスとアルミニウム素材について詳しく説明します。