CNC加工用ブロンズ：精密CNC加工部品の選び方 | JS Precision

CNC加工による青銅は、精密部品の製造において非常に重要な役割を果たしています。青銅は古代の合金ですが、現代の金属CNC加工技術によって再び注目を集めています。強靭性や自己潤滑性といった特性を持つこの素材を使いこなすには、高度な専門知識が必要です。

プロジェクトの遅延以外にも、不適切な材料選択やプロセスパラメータから生じる問題により、CNC 加工による青銅加工のコストが大幅に増加します。

以下のガイドは、ブロンズのCNC加工におけるこれらの問題に対処するために作成されており、JS Precisionの長年の実務経験に基づいて、ブロンズのCNC加工方法を包括的に説明します。これにより、いくつかの落とし穴を回避し、高品質の部品を効率的に製造できるようになります。

コア回答の要約

JS実践：CNCブロンズ加工における材料選定とピット回避ガイド

当社は15年にわたりCNC加工に深く携わってきました。CNC加工の専門会社として、海洋、重工業、芸術、建築など12の業界にわたる800社以上のお客様にブロンズCNC加工サービスを提供しています。

当社は、リン青銅 C54400、アルミニウム青銅 C95400、錫青銅 C90300 など、18 種類の主流青銅グレードの加工に成功しています。

例えば、2024年には、重機メーカーにリン青銅製ベアリング1,000個を納入し、寸法適合率は99.7%を達成しました。納期は顧客の期待値より25%短縮されました。また、建築スタジオ向けには、デザインを細部まで再現した複雑なブロンズ製装飾品50個を製作しました。

この CNC ブロンズ加工用の材料選択ガイドは、いくつかの落とし穴を回避するのに役立ちます。当社のチームは、何千もの実際のプロジェクトケースで実際の生産ですべての提案をテストし、「パフォーマンスを考慮せずに価格だけを見る」や「加工性の違いを無視する」という選択における非常によくある間違いを回避するのに役立ちます。

JS Precisionは、豊富な実務経験に基づき、CNC加工ブロンズプロジェクトに最適な材料を見つけるのに苦労されているお客様をサポ​​ートいたします。設計図と要件をご提供いただくだけで、お客様に最適なソリューションとお見積もりを迅速にご提供し、プロジェクトの円滑な進行をお手伝いいたします。

CNC 加工ブロンズプロセスはどのように機能しますか?

材料選定のポイントと落とし穴を避ける方法を理解した上で、ブロンズのCNC加工の具体的なプロセスに興味を持たれるかもしれません。プロセス全体は5つの主要なステップで構成されており、それぞれが部品の精度と品質に直接影響します。

ステップ1：デジタル設計（CAD）とプログラミング（CAM）

エンジニアは設計ソフトウェアを用いて設計図を3Dモデルまたは2D図面に変換し、さらにCAMソフトウェアを用いて加工プログラムを作成し、CNC工作機械が理解できるGコードとMコードに変換します。コードエラーは加工エラーに直結するため、これがCNC加工の基礎となります。

ステップ2：材料の準備とクランプ

加工するブランク材の種類を適切に選択してください。ベアリングには耐摩耗性リン青銅、船舶部品には耐海水性アルミ青銅を使用します。バイス、チャック、その他のクランプを用いて、ブランク材を工作機械にしっかりと固定します。ブランク材の変形や緩みを防ぐため、力は強すぎたり弱すぎたりしないように注意してください。

ステップ3：精密機械加工の実行

プログラムに基づいて、工作機械は旋削、フライス加工、穴あけ、タッピングなどの加工を実行します。例えば、青銅製ブッシングの加工工程では、外径、内穴、位置決め溝のフライス加工を1回のクランプで完了できるため、クランプ誤差を回避できます。

ステップ4：オンライン検査と品質管理

プローブは加工中にリアルタイムで寸法を測定します。加工部品10個ごとに重要な寸法がチェックされます。偏差はプログラムまたはツールで迅速に調整され、これがCNC加工における精度の鍵となります。

ステップ5：最終検査とバリ取り

最終寸法検査には、キャリパーやマイクロメーター、座標測定機を用いた機械加工後、品質検査員による図面要件への適合確認が含まれます。鋭利なエッジやバリは、組立時の傷防止や精度維持のため、手作業で除去されます。

青銅合金の機械加工を成功させるための重要な要素は何ですか?

CNC ブロンズ加工をマスターした場合、ブロンズ合金加工の成功は、加工効率、部品の品質、および工具寿命に直接影響する 4 つの要素によって決まります。

特定の材料グレード

青銅の種類によって被削性は大きく異なります。リン青銅（C54400）は被削性に優れ、アルミニウム青銅（C95400）は非常に硬く強靭ですが、被削性が高いため工具が摩耗しやすく、鋭い刃先と特殊な加工条件が必要となります。以下の表は、一般的に使用される青銅の等級ごとの被削性を示しています。

切削速度と送り速度

切削速度が低すぎると効率が低下し、工具の摩耗が早くなります。一方、切削速度が高すぎると発熱が起こり、部品が変形する可能性があります。C54400リン青銅を加工する場合、品質と生産性のバランスを効率的に取るには、切削速度を150～200 m/分、送りを0.1～0.15 mm/rに設定してください。

切削液の選択と適用

切削油剤は青銅の材質に応じて選定されますが、アルミニウム青銅の加工では、切粉の除去と切削温度の低減のため、極圧エマルジョンを使用する必要があります。リン青銅の加工では、防錆効果のある切削油剤を選定する必要があります。使用量は、工具と部品を冷却するのに十分な量にしてください。

工作機械の剛性と安定性

工作機械の剛性を最高レベルに高めることは、振動を実質的に排除し、高精度を実現する上で不可欠です。JS Precision CNC工作機械のベッドは鋳鉄製で、高い剛性、低振動、そして高速切削時でも安定した動作を保証します。工作機械の剛性が低いと、表面の波打ちや寸法精度の低下につながります。

青銅合金の加工においては、パラメータ設定と設備選定が非常に重要です。JS Precisionは、高剛性CNC工作機械と最適化された切削パラメータライブラリをご提供し、高品質な青銅加工部品の効率的な加工を実現します。プロジェクト要件についてご相談されたい場合は、お気軽にお問い合わせください。

ブロンズ以外: 金属 CNC 加工で扱える他の金属は何ですか?

JS Precision の金属 CNC 加工は、青銅の CNC加工以外にも、さまざまな金属を加工することができ、さまざまな部品の要件に対応する豊富な経験を持っています。

豊富な材料能力

ステンレス鋼（304、316）、アルミニウム合金（6061、7075）、チタン合金（TC4）、工具鋼（SKD11）などの機械加工が可能です。

ステンレス鋼の加工では、その高い靭性に合わせてパラメータを調整します。一方、アルミニウム合金の加工では、軽量で熱伝導性に優れているため、高い効率が得られます。基本的には青銅のCNC加工で使用されるプロセスと同様ですが、特性に応じていくつかの重要な側面を調整する必要があります。

プロフェッショナルな素材選び

お客様が金属のコスト、性能、機械加工性のバランスを取るのに苦労している場合、当社のエンジニアは専門的なアドバイスを提供します。

軽量で高強度の部品には、青銅より 40% 軽く、価格も安い 7075 アルミニウム合金を使用できます。耐腐食性が必要な部品には、酸やアルカリ環境で青銅よりも耐腐食性に優れた 316 ステンレス鋼が推奨されます。

CNC マシンの真鍮と青銅: 適切な切削工具を選択するには?

CNC加工において、真鍮と青銅ではCNC加工機の工具が異なります。適切な切削工具を選択することで、効率と品質を大幅に向上させることができます。以下、3つの側面からご説明いたします。

ツールジオメトリ

どちらの場合も、摩擦を低減し、きれいなせん断を可能にする、鋭利で正のすくい角を持つ溝付き工具の使用が推奨されます。真鍮の加工ではすくい角は15°～20°に設定され、靭性がやや高い青銅の場合は、切りくずの絡まりを防ぐため、すくい角は12°～18°に設定する必要があります。

工具材質とコーティング

真鍮の加工には、高速度鋼と通常の超硬合金の両方が適しています。青銅合金の加工には、ダイヤモンド工具が推奨されます。ダイヤモンド工具は、通常の超硬合金よりも5～10倍長寿命で、優れた表面品質を実現します。精度要求が比較的低い場合は、耐摩耗性を向上させるためにTiAlNコーティングされた超硬合金工具を使用してください。

ツールの種類

青銅加工は旋削加工中に振動しやすいため、より剛性の高い工具ホルダーが必要です。青銅のフライス加工では、安定性を高めるために4枚刃または5枚刃のエンドミルが適しています。穴あけ加工では、ドリルビットの先端角度を大きくすることで、青銅加工における切りくず排出効率が向上します。

JS Precisionでは、様々な種類の工具をご提供しております。CNC 工作機械による真鍮加工や青銅のCNC加工に最適です。お客様の部品加工プロセスに合わせて最適な工具を選定いたします。真鍮または青銅部品の加工が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。専門的な工具ソリューションをご提供いたします。

図 1 青銅合金加工用の超硬切削工具は、耐摩耗性、硬度、高速での刃先保持という 3 つの重要な特性により、最良の結果をもたらします。

課題を乗り越える：青銅合金機械加工における一般的な問題と解決策

青銅合金の加工では、いくつかの問題が避けられません。適切なタイミングで対処しないと、ワークピースの品質と効率に悪影響を与える可能性があります。以下では、よくある3つの問題とその解決策をご紹介します。

課題1：材料の「工具の固着」と構成刃先

青銅、特にアルミニウム青銅を機械加工すると、工具の粘着性と構成刃先の形成が容易に発生し、表面仕上げが低下します。

解決策: C95400 アルミニウム青銅の場合、切削片の除去に適切な切削液を使用したTiCN コーティング工具を使用して、切削速度を 120 m/分から 160 m/分に上げます。

課題2：放熱と寸法変形

解決策: 青銅の熱伝導率が低いため、機械加工中に発生する熱によって部品が変形しやすくなります。

解決策：薄肉部品の加工では、送り速度を0.15mm/rから0.08mm/rに変更してください。冷却には0.8～1.2MPaの高圧切削液を使用してください。一定間隔で加工を停止し、部品が自然冷却するのを待ちます。

課題3：理想的な表面仕上げの実現

表面仕上げに対する要求は非常に高く、装飾部品では鏡面仕上げが求められます。パラメータが適切でないと、表面に凹凸が生じやすくなります。

解決策:送り速度を 0.05 ～ 0.08 mm/r に変更し、スピンドル速度を 2000 ～ 2500 r/min に上げ、ミルを上昇させ、加工後に軽く研磨します。

図2 表面処理を施した青銅ブッシングの機械加工。表面処理を変えることで、青銅機械加工部品の性能と外観を向上させることができます。

当社のブロンズ CNC 機械加工サービスがユニークなのはなぜでしょうか?

ブロンズ用の CNC 加工サービスを提供する企業は数多くありますが、 JS Precision の CNC 加工サービスには、カスタム ブロンズ部品をより効率的かつ高品質に製造する上で役立つ 3 つの独自の利点があります。

集中プロセスデータベース

当社では、さまざまな青銅グレードの切削速度、送り速度、工具選択データなど、多数の青銅加工最適化パラメータを収集し、分類して保存しています。

特定の種類の青銅部品を加工する際に、データベースから最適なソリューションを非常に短時間で見つけることができます。例えば、C54400リン青銅ブッシングの加工中は、対応するPCD工具モデルと切削パラメータを即座に取得できるため、デバッグ時間を節約できます。

製造志向設計サポート

ほとんどの顧客設計には、非常に薄い壁厚や複雑な死角など、加工の難しさやコストを増大させる製造上の問題があります。

弊社のエンジニアは、自主的に図面を確認し、死角を丸めて加工しやすくする、過度に薄い壁厚の変形抵抗を適切に高めるなどの改善提案を行い、製造性を向上させてコストと納期を最小限に抑えます。

エンドツーエンドの品質保証

当社は原材料の入荷検査から最終製品の出荷まで、厳格な品質管理システムに従っています。

到着時に青銅ビレットの含有率と硬度が適合性検査され、機械加工中は常にオンラインで監視および検査され、出荷前にはすべての青銅機械加工部品の寸法が完全に検査され、最後に目視検査が行われ、仕様適合性が保証された承認済みのものだけが出荷されます。

コンセプトから現実へ: カスタムブロンズ部品はどこで使用されますか?

CNC加工によるカスタムブロンズ部品は、その優れた性能により、多くの業界で使用されています。主な用途は以下の3つです。

海洋・造船工学：青銅は海水に対する耐腐食性と優れた耐摩耗性を備えているため、プロペラ、船舶用バルブ、ベアリングなどの製造に広く用いられています。当社は、造船会社向けに、優れた性能を持つ精密機械加工部品を数多く納入してきました。

重工業とベアリング：青銅は、優れた自己潤滑性と高い圧縮強度を有し、高荷重・低速のベアリングやブッシングの製造によく使用されます。例えば、鉱山機械メーカー向けに機械加工された青銅ベアリングは、 500kNの圧力に耐えることができます。

芸術と建築：ブロンズは、加工性と古典的な美しさから、精巧な装飾品、彫刻、建築金物にも高い需要があります。私たちは美術館向けにブロンズの装飾レリーフを機械加工しましたが、その鮮明なディテールは大変好評でした。

図3 CNC加工によるブロンズギア。特に、低摩耗性と高精度が求められる時計や腕時計、産業機械に多く用いられます。

実例：500個の高性能ブロンズブッシングで99.8%の寸法歩留まりを達成

以下は、当社のCNCブロンズ加工の実例です。お客様の課題をどのように解決し、高品質なブロンズ加工部品を製造しているかを直感的に理解していただけるでしょう。

顧客の悩み

重鉱山機械メーカーは、C54400リン青銅製の重要な青銅ブッシングを500個必要としています。これらのブッシングは機械の伝動システムの内部で使用されるため、内径は±0.01mm以内に管理される必要があります。

以前のサプライヤーの部品寸法は不安定で、内径の誤差は最大0.1mmにも達し、組立のフィット感も悪く、設備の伝達にも支障をきたし、組立ラインは週に少なくとも2回は停止していました。そのたびに約2,000ドルの損失が発生し、顧客のスクラップ率は5%にも達していました。そのため、信頼できるサプライヤーが緊急に必要でした。

JSプレシジョンソリューション

お客様のご要望に応じて、以前に故障した部品の故障モードを分析したところ、故障要因のほとんどはクランプ方法と切断パラメータにあることがわかりました。

これまで採用されていたシングルジョークランプでは、クランプ力が不均一で、加工中にブッシングが変形する原因となっていました。また、切削パラメータが C54400 リン青銅に対して最適化されていなかったため、寸法の偏差が大きくなっていました。

これらの問題は、変形を起こさずに均一なクランプ力を確保するためにソフトパッドを追加した 3 点フレキシブルクランプを使用してクランプ方式を再設計することで解決できます。

さらに、選定された直径12mmのPCD旋削工具は耐摩耗性に優れ、リン青銅の加工に適しています。最適化されたパラメータは、切削速度180m/分、送り速度0.12mm/r、切込み深さ0.2mmで、寸法安定性が確保されています。

加工工程では、加工したブッシング10個ごとに座標測定機を用いて内径寸法を検査しました。わずかな偏差が検出された場合は、直ちに工具補正値を調整し、寸法が常に公差仕様を満たすようにしました。

最終結果

ブッシング 500 個のバッチ生産において、寸法合格率は99.8% に達し、内径偏差 0.012 mm が原因で廃棄されたのは 1 個だけでした。

お客様がこの方法を導入した後、組立ラインのダウンタイムはゼロ、スクラップ率はほぼゼロ、組立効率は15%向上し、月間のダウンタイム損失は約8,000ドル減少しました。お客様はこの結果に満足し、追加で300個をご注文いただきました。

JS Precisionは、CNC加工における複雑なブロンズ部品の問題を解決し、高精度なブロンズ部品を提供することに特化しています。部品寸法の不安定さなどの問題を抱えている場合も、当社をお選びいただければ、信頼性の高いソリューションをご提供いたします。

図4 リンスズ青銅ブッシング

仕上げの仕上げ: ブロンズ機械加工部品に最適な表面処理はどれですか?

ブロンズ機械加工部品の加工後、適切な表面処理を行うことで、部品の性能と外観の両方を向上させることができます。以下に、一般的な4つの方法をご紹介します。

• 不動態化処理：表面に緻密な酸化膜を形成し、耐食性を向上させ、自然な色を保ちます。自然な質感や外観が求められる部品に適しています。
• 電気めっき（ニッケルめっき、クロムめっき）：ニッケルめっきは硬度と耐摩耗性を高め、クロムめっきは耐食性を高め、明るい輝きを与えます。硬度と外観が求められる部品に適しています。
• サンドブラストと研磨：サンドブラストはマットな質感を作り出し、研磨は美観を考慮した鏡面仕上げを実現します。一般的には、カスタムブロンズパーツの芸術的または装飾的な目的で使用されます。
• コーティング：スプレーコーティングは、特定の色と保護層を提供します。特定の色が必要な部品や過酷な環境で稼働する部品に適しています。

プロジェクトを始める準備はできましたか？JS Precisionで完璧なブロンズ部品を手に入れる方法

4 つの簡単なステップで高品質のブロンズ部品を入手し、各ステップで専門家のサポートを受けられます。

• ステップ1：設計図と要件を提供します。寸法、許容差、材料要件を明確に示し、明確な2D図面または3Dモデルが必要です。
• ステップ2：材料の仕様と数量をご指定ください。事前に材料を準備するため、ブロンズのグレードと数量をお知らせください。
• ステップ3：設計最適化サービスにご相談ください。当社のエンジニアが設計の最適化をお手伝いし、製造性の向上、コスト削減、納期の短縮を実現します（無料の付加価値サービス）。
• ステップ4：お見積りとご注文。効率的なシステムにより、迅速にお見積りいたします。ご注文確定後、迅速に生産いたします。

CNC加工によるブロンズ部品のプロジェクト開始をご検討中なら、JS Precisionが図面確認から部品納品までをシームレスにサポートする、プロフェッショナルな完全サポートをご提供いたします。お客様のご要望に合ったブロンズ部品を迅速にご提供するために、当社のCNC加工サービスをご利用ください。

よくある質問

Q1: 真鍮の機械加工と青銅の機械加工の主な違いは何ですか?

真鍮は切削性に優れているため、切りくずの破砕が容易で、工具の摩耗が遅く、加工効率が高くなります。一方、青銅は延性が高いため、切りくずが長くなり、工具はより鋭利で、切削速度を速くする必要があります。これが、両者の加工性における主な違いです。

Q2: CNC 加工に最も簡単な青銅合金はどれですか?

C54400などのリン青銅は、 CNC加工が比較的容易な青銅合金です。良好な被削性、スムーズな切削片切断、加工後の表面粗さの良好な特性を備え、良好な機械的特性を維持します。

Q3: 機械加工後にブロンズ部品が変色するのを防ぐにはどうすればよいですか?

青銅部品の機械加工では、表面に保護酸化膜を形成するために不動態化処理を行ったり、表面にワニスを塗布して酸化を効果的に防ぎ、変色を防ぐことができます。

Q4: 青銅機械加工部品ではどの程度の許容差を維持できますか?

JS Precisionの標準サイズの青銅機械加工部品の一般的な公差は±0.025mmです。構造が単純で高精度が求められる部品については、さらに厳しい公差を実現することも可能です。

Q5: 切削液を使わずに青銅を加工することは可能ですか？

青銅の加工には必ず切削油を使用してください。切削油は加工熱を抑制し、表面品質を向上させ、切りくずの排出を促進します。乾式切削は工具寿命を大幅に短縮し、部品の変形を引き起こす可能性があります。

Q6: 大型の青銅鋳物を機械加工できますか?

はい、JS Precisionが所有する大型CNC工作機械の最大加工サイズは3000mm×1500mmですので、最終寸法要件を満たす大型青銅鋳物の精密加工が可能です。

Q7: ブロンズ部品の試作にかかるリードタイムはどれくらいですか?

JS Precisionは、シンプルなブロンズ部品の試作品であれば、図面と材料を受け取ってから3～5営業日以内に加工と納品を完了できます。複雑な試作品の場合は、さらに時間がかかります。

Q8: ブロンズ在庫の材料証明書は発行されますか?

はい、必要に応じて、JS Precision は青銅原材料のオリジナル製造元の材料証明書を提供し、材料の組成、硬度、およびその他の性能指標が関連基準を満たしていることを証明します。

まとめ

ブロンズは、過去から未来へと繋がる素材の橋のようなものです。精密CNC加工技術こそが、現代においてブロンズの可能性を最大限に引き出す鍵なのです。

カスタム青銅部品から青銅機械加工部品の大量生産まで、JS Precision は青銅合金機械加工の専門知識を活かして、お客様の最も信頼できる製造パートナーになることができます。

今すぐ行動を起こしましょう！設計ファイルをお送りください。ブロンズ加工におけるCNC加工サービスの違いをぜひご体験ください。当社の専門チームが数時間以内に詳細なお見積もりと製造可能性分析レポートを作成いたします。