Jusheng

数十時間もの精密加工を経て、土壇場での工具痕やチャタリングの問題で貴重なTC4チタン合金を廃棄してしまった経験はありませんか？これはプロジェクトの大幅な遅延につながります。問題の原因は設計にあることは稀で、選定したフライス加工サプライヤーが超難削材の加工に対応できないことにあります。

航空宇宙や医療などのハイテク産業では加工が困難な金属の使用が増えており、信頼できる加工パートナーを持つことがプロジェクトの成功に不可欠となっています。本書では、JS の加工が困難な金属のフライス加工に関するエンジニアリングの知識を紹介し、課題の克服を支援します。

コア回答の要約

この記事では、以下の質問について説明します。

難削材のフライス加工における基本的な問題をどのように克服するか、 JS と同業他社のコストおよび価値の差、JS の実際のケース スタディから何がわかるか、そして JS が難削材のフライス加工において好まれるフライス加工サプライヤーとなった理由について説明します。

このガイドを信頼する理由

JS はCNC フライス加工の分野で豊富な経験を有し、金属、エンジニアリングプラスチック、高温樹脂など 100 種類以上の材料を取り扱うことができ、プロセスパラメータを正確に一致させ、材料特性とフライス加工の適合ポイントを制御することができます。

薄肉・深空洞部品などの複雑な構造部品の場合、ツールパスを最適化し、 5軸加工技術を使用することで変形の問題を克服し、許容誤差は±0.005mmまで安定しています。

また、当社はサンドブラスト、コーティング、陽極酸化処理などの豊富な表面処理工程を習得しており、部品に優れた外観と特殊な性能を与え、精密製造の要件を完全に満たしています。

このハンドブックは、JS の難削材金属フライス加工における豊富な経験に基づいています。数多くの実験と現場での試験に基づき、当社の技術専門家はフライス加工プロセス、パラメータ制御、難削材金属工具に関する貴重な経験を統合しました。

このガイドブックは、機械加工の課題を克服するのに役立つ貴重な参考資料です。

JS は難削材金属のフライス加工において豊富な経験を有しており、このガイドブックは確かな実践経験です。専門のフライス加工サプライヤーとして、当社はカスタム CNC フライス加工製造サービスの品質を約束し、お客様の信頼に値します。

ハードメタルフライス加工の中心的な課題とJSのエンジニアリングソリューション

超硬合金（チタン合金、ニッケル超合金、高強度鋼など）の加工は、機械加工の中でも技術的に難しい分野です。これらの硬く、耐性があり、強度が高く、熱伝導率が低い材料は、特にフライス加工が困難です。

JS は、専門的なカスタム CNC フライス加工製造企業として長年にわたり活動し、エンジニアリングされたソリューションを適用してこれらの問題を解決してきました。

チャレンジ1：不気味なスクラップ率 - それを継続的に得る方法<5%

難削材の切削スクラップ率が高い原因は、材料の機械的特性と切削加工の相互作用にあります。チタン合金は1000MPaを超える引張強度を持ち、切削抵抗は一般的な鋼よりも30%～50%高くなります。

また、熱伝導率は45号鋼の1/5～1/10です。切削熱により工具の温度が800～1000℃まで上昇し、摩耗や故障が促進されます。

業界統計によると、難削材の加工を初めて行う企業では、スクラップ率が通常20%を超え、複雑な部品になると50%を超えることもあります。JS社では、スクラップ率を5%未満に抑えるための技術的対策として、以下の取り組みを行っています。

1.原材料の前処理の確認：

原材料は分光計と硬度計を使用して徹底的に検査されます。切断速度は、チタン合金のバッチ間の硬度の変動に応じて最大 5% の偏差で調整されます。

2.ツールシステムの最適化：

AlTiNコーティングを施した高微粒子炭化工具(3～5μm)を使用することで、耐摩耗性が40%以上向上します。特定のすくい角(-5°～10°)と逃げ角(5°～12°)により、切削抵抗と熱が低減します。

3.適応加工パラメータ制御：

インテリジェント CNC システムは、リアルタイムで監視しながら切削力とトルクを維持します。速度が 10% を超えると、自動的に送り速度を 15% ～ 20%、切削深さを 10% ～ 15% 低下させます。

4.全工程品質検査：

加工の各ステップに3次元測定ポイントを配置し、0.001mmの精度を持つツールを使用して、プロセス寸法の誤差が設計許容値の50%を超えないようにします。

課題 2: 厳格な表面仕様 - チタン合金で Ra0.2 の鏡面仕上げを実現できるか?

チタン合金で Ra0.2 の鏡面仕上げを実現することは、難しいことの 1 つです。チタン合金は化学反応性が高いため、フライス加工時に簡単に酸化物層が生成され、摩擦が増加します。また、可塑性により構成刃先が生成されやすく、表面の完全性が損なわれます。さらに、機器の小さな振動 (振幅 > 0.001 mm) でも鏡面仕上げに影響します。

JS社のチタン合金でRa0.2鏡面を実現するための基本技術は以下のとおりです。

1.超精密工作機械：スピンドル速度20,000rpm、ラジアルおよびアキシャルランアウト≤0.0005mm、ガイドウェイ位置決め精度0.001mm/300mm。

2. 超特殊切削液：極圧添加剤を濃度8%～10%で添加した水希釈切削液、注入圧力0.8～1.2MPa、流量20～30L/分、制御条件下での切削温度は300℃未満。

3.多段階切削工程計画： 「荒加工-中仕上げ-仕上げ-超仕上げ」。超仕上げでは、小さな切削深さ（0.05〜0.1mm）と高い送り速度（1000〜1500mm /分）を使用し、円弧補間を行います。

4.鏡面研磨：ダイヤモンドペースト（W0.5グリット）を0.1〜0.2MPaの圧力と1500〜2000rpmの速度で機械研磨し、微細な除去（0.005〜0.01mm）を行って表面の傷を除去します。

チャレンジ 3: 困難な問題 - 他にはどのような「目に見えない」問題がありますか?

加工が難しい金属は、見落とされやすい「隠れた」問題を抱えたまま切削され、それが加工品質と生産性に影響を及ぼします。

1.機械加工の残留応力により部品の歪み（0.1～0.5mm/m）が発生しますが、これは薄肉部品や複雑なコンポーネントでは許容されません。JS は、予測応力分布の有限要素シミュレーションを使用し、低温時効処理（120～150°C、2～4 時間）による処理で残留応力の 60% 以上を除去します。

2. ツールのチャタリング（周波数 500 ～ 2000 Hz、振幅 0.001 ～ 0.01 mm）により、振動による表面マークが発生する可能性があります。JS には監視用の振動センサー（サンプリング周波数 10 kHz）があり、チャタリング周波数を分析して、周波数差が 20% 以上になるようにスピンドル速度を制御したり、高剛性のツールを交換したりしてチャタリングを排除します。

3. 材料の異方性（例：鍛造チタン合金）により、方向によって機械的特性に差が生じ（弾性係数の差は5％～10％）、表面粗さが均一ではなくなります（Raの差は0.4以上）。

JS はテストによって異方性の度合いを測定し、方向性異方性が非常に高い場合は送り速度を 10% ～ 15% 低減して均一な加工品質を実現します。

JS は、スクラップ率や表面仕上げの要件など、硬質金属のフライス加工に関する問題に取り組んでいます。ご注文は簡単です。オンラインでご要望をお知らせいただければ、当社がプランを作成し、精密な CNC フライス加工部品を専門的に製造いたします。喜んでお手伝いさせていただきます。

「真のコスト」と「プロジェクト価値」の比較

プロジェクトのコストと価値は、企業が CNC フライス加工サプライヤーを選択する際に考慮する要素の 1 つです。このケースでは、見積もり、処理料金、その他の要素における「実際のコスト」と「プロジェクト価値」の違いを比較することにより、JS とその他の企業 (xometry、protolabs、rapiddirect) を比較します。

JSと同規模の競合他社の比較

「見積り」の比較：明示的コストと暗黙的コスト

明示的コストは見積書に明確に記載されます。たとえば、 材料費、加工費、配送費などです。暗黙的コストは、再作業費、廃棄費、納期遅延による損失など、見積書には記載されずに加工時に発生するコストです。

JS の見積りでは、高品質の製品が提供され、やり直し率が低く、やり直し費用が低く、納期どおりに納品されるため、明示的コストは比較的高く、暗黙的コストは低くなります。

ライバル企業の中には、表面上のコストでは優位性があるものの、加工品質の低さ、スクラップ発生率の高さ、やり直しの多さなどにより、暗黙のコストに悩まされているところもあります。

「処理コスト」の比較：単位コストと総所有コスト（TCO）

単位コストは部品 1 ユニットの処理コストを指しますが、総所有コスト (TCO) には、設計、処理、使用、廃棄に至るまで、部品のライフサイクル全体にわたるすべてのコストが含まれます。

JSの単価は競合他社製品よりも高いかもしれませんが、部品の品質が高く長寿命であるため、交換やメンテナンスの必要性が低く、所有コストは低くなります。一方、単価の低い競合他社製品は部品の品質と耐久性が低いため、総所有コストは高くなります。

エンジニアリング能力はどのようにしてコスト優位性に直接つながるのでしょうか?

JS の技術的優位性は、まさにコスト競争力につながります。まず、JS は加工とツール設計のプロセス最適化とそれに続く加工コストの削減を通じて、加工効率を向上させ、加工時間を短縮することができます。

第二に、JS は複雑な機械加工の問題を解決し、スクラップとやり直し率を減らし、隠れたコストを削減できます。第三に、JS のカスタマイズされたソリューションは、顧客の特別な要件を満たし、製品の価値を生み出し、最終的に市場競争力を獲得できます。

暗黙的および明示的なコストは、当社のCNC フライス加工価格に組み込まれています。所有コストを念頭に置いていただけるよう、注文前にインターネットで内訳を確認することができます。当社と連携していただくことで、コスト面だけでなくエンジニアリング面でもメリットが得られます。

ケーススタディ：ライダー企業向けチタン製一体型スキャナーミラーブラケットのフライス加工

クライアントの背景

顧客は、高アスペクト比のチタン製ブラケットを必要としていました。過去に 2 つのサプライヤーと協業を試みましたが、歩留まりは 0% でした。その主な原因は、ブラケットの構造が複雑で、機械加工が難しく、非常に高い精度と表面品質が要求されたことです。

問題:薄いリブは振動による破損、過度の熱変形、アセンブリの表面粗さの悪化が発生しやすいという問題がありました。これらの問題により、部品は顧客の基準を下回る結果となりました。

JSエンジニアリング介入

1.製造のための設計(DFM):

3D スキャンと有限要素シミュレーションにより、元の設計の欠陥は次の通りであることが判明しました。

①薄いリブの直角遷移部は、120Hzの共振周波数で破損しやすい傾向がありました。

②深いキャビティ底部のアンダーカット不足により工具干渉が発生しました。

③組立面の加工代がなく、熱変形を補正できなかった。

想定され提案された最適化ソリューションは、台形リブ（上部 1.5 mm、下部 2 mm）、0.5 mm の追加加工代、および深いポケットの底部近くに R0.8 mm のアンダーカットを導入することで、これは顧客にとって十分に受け入れられるものでした。

2. オーダーメイドソリューション：

• 固定具システム:

3点油圧式自動調整クランプを採用し、クランプ圧力は5～8MPaに調整できます。加工振動周波数は、材料の共振周波数範囲を回避するために油圧減衰ユニットによって120Hzから45Hz以下に低減されました。チタン合金の表面に傷が付くのを防ぎ、振動エネルギーを30%吸収するために、インターフェース間にショアA 90グレードのPTFEパッドが使用されました。

• ツールと切断方法:

荒加工： 4μmのAlTiNコーティングを施した16mmの超微粒子超硬カッターを使用。切削条件：80m/分、送り0.1mm/r、オイルミスト冷却、ドロップサイズ5μm、温度制御250℃以下、高速切削による材料除去率70%。

中仕上げ： 10mmセラミックカッターを使用して、耐熱性を最大限に利用して熱変形を最小限に抑える方法で中仕上げを行いました。切削速度は120m/分に向上し、仕上げ代は0.3mmでした。

仕上げ：仕上げは、3μmダイヤモンドグリットを備えた6mmPCDカッターを使用して150m /分の速度で実行されました。必要な表面粗さの仕様に従って円弧補間が適用されました。

• プロセス制御:

粗加工後に真空時効処理（300℃、3時間、真空10⁻³Pa）を施し、残留応力を60%低減しました。

半仕上げ工程中に自然時効を3回（各回24時間、周囲温度23±2℃）実施しました。時効の各間隔後に変形が検査され、≤0.05mmであることを確認しました。

微細加工：オンライン3座標測定（精度0.0005mm）を使用し、5分ごとの読み取りとリアルタイム送り速度を±0.001mmに調整して、±0.005mmの安定した許容誤差を確保します。

価値と成果

最終的に、部品の歩留まりは0 から 95% 以上に向上しました。測定によると、主要な取り付け面の平坦度は 2.8 μm、表面粗さは Ra0.28 で、熱変形は 0.03 mm/m 未満 (顧客要件の 0.05 mm/m 未満) に制御されました。

納期は当初見積もられた45日から28日に短縮され、顧客は試作費用として28万ドルを節約し、LiDAR製品は予定通り自動車グレードの認証を取得することができました。

レーザーレーダー ブラケット ケースは JS の強さを証明しています。CNC フライス加工部品が必要な場合は、当社にお問い合わせください。当社のカスタマイズされたソリューションにより、機械加工の障壁を打ち破り、プロジェクトの成功を達成できます。

JS ミリングサプライヤーが最良の選択である理由

さまざまな CNC フライス加工サプライヤーの中で、以下の理由から JS が最良の選択肢となります。

優れたエンジニアリング能力と幅広い経験

JS は、高いスクラップ率や表面仕上げに近い仕上げなど、硬質金属のフライス加工に伴うさまざまな問題を解決することができます。JS が社内で提供するカスタム CNC フライス加工製造サービスは、特定の顧客仕様を満たすようにカスタマイズされたソリューションを提供します。

高品質な製品品質管理

JS の高級製品は高品質で、非常に厳格な品質管理システムにより部品の精度と表面仕上げが保証されます。さらに、JS のオンライン CNC フライス加工サービスは便利で効率的であり、見積もりと納品が迅速です。

競争力のあるコスト効率

コストの観点から見ると、JS の CNC フライス加工の価格は比較的高くなりますが、製品の品質が高く、スクラップ率が低く、所有コストが低いため、お客様はより優れたエンジニアリング価値を実現できます。

JS は、お客様の要件に合わせて特別にカスタマイズされたカスタム CNC フライス加工製造サービスを提供するフライス加工の頼りになるサプライヤーです。ご注文は簡単です。必要なものをお知らせいただき、プロジェクトを決めていただければ、当社が生産を開始します。プロセス全体が迅速かつ信頼性に優れています。ぜひ当社をお選びください。

よくある質問

Q1: どのようにして「スクラップ率 5% 以下」を保証していますか?これを超過した場合は、どうしますか?

これはスローガンではなく、JS のエンジニアリング管理能力に対する信頼の表明です。当社の過失によりこのレートを超過した場合、当社はすべての材料費と人件費を払い戻し、最高のエンジニアリング チームを直ちに派遣して現場を訪問し、プロセスを強化します。

Q2: チタン合金やニッケル基高温合金などの難削材金属のフライス加工に切削液を選ぶ際に考慮すべき重要な点は何ですか?

極圧添加剤を配合したタイプを優先的に選択し、その濃度を8～10%に抑える必要があります。同時に、材料の酸化や金型の急速な摩耗を防ぐため、十分な射出圧力と流量を確保する必要があります。

Q3: 加工途中で部品の精度要件を一時的に変更する場合、JS は迅速に対応して計画を調整できますか?

はい、もちろんです。技術チームがすぐに調整の実現可能性を評価し、加工パラメータ、工具構成、試験基準を再最適化し、品質を確保しながら納期への影響を最小限に抑えます。

まとめ

切削加工が難しい金属の加工にお困りなら、 JSは間違いなく最適な選択肢です。経験豊富なCNCフライス加工サプライヤーとして、JSは優れたエンジニアリング能力、豊富な経験、そしてカスタマイズされたCNCフライス加工における質の高いサービスをご提供します。

JS は、加工が困難な金属の根本的な問題を解決し、コスト効率の高いエンジニアリング価値を提供することで業界をリードしています。当社のオンライン CNC フライス加工サービスは、リアルタイムで簡単な利便性、品質保証された CNC フライス加工部品、手頃な価格を提供します。加工が困難な金属のフライス加工の要件には、JS Precision Manufacturing をお選びください。