スイス式機械加工と従来型機械加工: それぞれをいつ使用するのか?

小型で高精度な部品の製造は、見た目以上に困難を極めることがよくあります。細長い部品は、標準的なCNC加工において、多くの場合、曲がったり振動したりします。これは表面の欠陥や寸法誤差につながり、最終的な組み立て、機能、そして製品全体の信頼性に影響を与えます。医療機器、電子機器、精密機器においては、わずかな偏差でさえも大きな問題につながる可能性があります。

でも心配しないでください。 スイスCNC加工 これらの問題に対する実用的なソリューションを提供します。スライディングヘッドストックは、切削工具の近くで材料を支持することで、工程全体を通して部品の安定性を維持します。これにより、複雑な小型部品であっても、一貫した厳しい公差と均一な表面仕上げが可能になります。従来の旋盤ではほぼ不可能だった形状を実現し、複数回の段取り替えや手作業による修正が不要になります。

FastPreciでは、CNCスイス式切削加工技術を用いて、厳しい公差と複雑な形状の部品を製造しています。当社のプロセスは、スクラップを最小限に抑え、リードタイムを短縮し、試作品から少量生産まで、再現性の高い結果を保証します。 

この記事では、スイスの CNC加工 仕組み、製造性を向上させるための実用的な設計のヒント、そして正しい決定を下し、設計を最適化し、プロジェクトでより良い結果を達成するための利点と制限について説明します。

スイスCNC加工とは

スイス式CNC工作機械（スイス型旋盤とも呼ばれる）は、小型部品を加工するための精密機械です。厳しい公差を維持しながら、複雑な形状を迅速に加工できます。従来の旋盤では安定性と精度に課題がある用途で、エンジニアはスイス式CNC工作機械を頼りにしています。

機械は、材料をしっかりと支えるガイドブッシングを通して棒材を供給します。切断される部分のみが工具領域に移動します。これにより振動が低減され、特に長尺物や薄肉部品の加工精度が向上します。

従来のCNC旋盤とは異なり、ワークピースは回転し、Z軸に沿って移動します。複数の工具が異なるゾーンで同時に動作します。これにより、機械は 回転、掘削、フライス加工の操作を 1 回のセットアップで実行します。

スイス製CNC工作機械は、単純な旋盤加工だけにとどまりません。医療機器、電子機器、その他の高精度産業向けの部品も製造できます。

CNCスイス加工の仕組み

スイスCNC加工の手順は次のとおりです。

バーストックの積み込み

製造工程の最初のステップは、棒材を機械に投入することです。棒材は、ステンレス鋼やアルミニウムなどの金属、またはエンジニアリングプラスチックのいずれかです。 ナイロン加工条件を安定させるには、バーの適切な直径と真直度を確保することが不可欠です。バーに適切な荷重をかけることで振動を軽減し、安定した部品生産を実現できます。

ガイドブッシングサポート

バー材が機械内を移動する間、ガイドブッシングによって支持されます。ガイドブッシングはバー材を所定の位置に保持します。バー材のうち、実際に切削される部分のみが工具領域に入ります。このようにバー材を支持することで、加工中にバー材が曲がったりたわんだりするのを防ぎます。 

スライディングヘッドストックムーブメント

スライディングヘッドストックは、回転するバーストックをZ軸に沿って前後に動かします。このバーストックの動きにより、切削工具は長尺部品を連続的に加工することができます。Z軸に沿ったバーストックの直線移動と回転運動を組み合わせることで、ジョブ完了に必要な段取り回数を削減できます。

マルチツール加工作業

スイス式工作機械は、複数の工具を異なるゾーンで同時に操作できます。そのため、旋削、穴あけ、フライス加工を1回のセットアップで実行できます。複数工具による加工の主な利点の一つは、部品をある機械から別の機械に手動で移動させ、追加の加工を行う必要がなくなることです。さらに、部品に作成されるフィーチャーの位置合わせ精度が大幅に向上します。そのため、複数の加工工程を個別にプログラミングして実行するのではなく、1回のセットアップで複雑な部品を作成できます。

冷却と潤滑

熱を除去し、摩擦を低減するために、クーラントが機械内を継続的に循環しています。クーラントは工具寿命を延ばし、表面仕上げを向上させると同時に、材料の変形の可能性を排除します。例えば、アルミニウムやステンレス鋼などの金属では、適切なクーラント管理が必要です。FastPreciでは、部品の材質や形状に応じて、専門家が冷却を調整します。

部品の切り取りと回収

部品の機械加工が完了すると、残りの棒材から完成品が切り離されます。自動切断システムにより、完成品は正しい長さでバリが最小限に抑えられます。その後、部品は回収され、損傷を防ぐため慎重に扱われます。その結果、部品は常に良好な品質を保ち、検査や組み立ての準備が整った状態になります。

スイス製CNCマシンの主要コンポーネント

スイス製CNC工作機械の多くの部品は、互いに連携して機能するように設計されています。各部品は、加工対象の材料を支え、動作を制御し、複雑な部品の製造を可能にする上で重要な役割を果たします。これらの部品の仕組みを理解することで、効率的かつ安全な方法で製品を設計することができます。

ガイドブッシング

ガイドブッシングはバー材の主要な支持部です。ガイドブッシングはバー材を所定の位置に固定し、加工されるのは工具領域に移動する部分のみです。これにより、加工中のバーの曲がりや振動を防ぎ、寸法の均一性を確保できます。薄い形状や長い形状を設計する場合は、ガイドブッシングのサイズを考慮する必要があります。

スライディングヘッドストック

スライディングヘッドストックは、回転する材料をZ軸に沿って移動させます。これにより、長い部品をたわみなく加工できます。また、ジョブ完了に必要な段取り回数を削減できます。段取り回数を削減することで、時間を節約し、より高い精度を実現できます。

高速スピンドル

スピンドルは、部品を高速回転させることで切削を容易にします。小径のバーを支え、安定した回転を維持します。滑らかな表面と正確な寸法を実現するには、適切なスピンドル回転数を維持することが不可欠です。

複数のツールステーション

多くのスイス製工作機械は複数の工具ステーションを備えています。複数の工具ステーションにより、多数の工具を同時に操作できます。これにより、旋削、穴あけ、フライス加工など、多様な加工工程を1回のセットアップで実行できます。また、部品をある機械から別の機械に手動で移送する必要がなくなります。その結果、部品に作成されたフィーチャーの位置合わせ精度が向上します。

バックエンド加工用サブスピンドル

サブスピンドルは、部品の背面に配置された第2のスピンドルです。メインスピンドルが部品の前面を加工している間、サブスピンドルは部品の背面を加工します。これにより、2つのスピンドルの同時操作や二次フィーチャの作成が可能になり、生産率が向上し、ジョブ完了に必要なハンドリング作業が削減されます。

ライブツーリング

ライブツールとは、回転工具を用いてフライス加工、穴あけ加工、タッピング加工を行うことを指します。この構成により、スロット、穴、その他の複雑な形状を1回のセットアップで加工できます。さらに、ライブツールを使用することで、複雑な部品を加工するために必要な個別の機械の数を削減し、時間とコストを節約できます。

自動バーフィーダー

自動バーフィーダーは、オペレーターの手動介入を必要とせずに、原材料を機械に連続的に供給し、生産プロセスを継続させます。これにより、安定した生産量が得られ、部品間のダウンタイムを最小限に抑えることができます。

スイス式機械加工の利点 

• スイスの機械加工により、小型部品の精度が非常に高くなります。
• 長い部品や細い部品の安定性を維持します。
• これらのマシンは、単一のセットアップで複数の操作を実行できます。
• 機械加工装置は、スロット、穴、ねじなどの複雑な機能を作成できます。
• 通常、生産サイクルにおいて材料の無駄やスクラップが少なくなります。
• スイス式の機械加工により、新しい部品の試作速度と初期テストが向上します。
• 一貫した品質と再現可能な結果を​​保証します。

スイスCNC加工の欠点

• スイス式加工は小径の部品にのみ適しています。
• 機械のセットアップには時間がかかる場合があります。
• 標準的な旋盤に比べて機械コストが高くなります。
• 製品の設計を変更するには、慎重な再プログラミングが必要です。
• 厚い部品や重い部品には適していません。
• ツールを使用する場合は、フィーチャの加工を慎重に計画する必要があります。
• このプロセスは、長い部品を機械加工するのに時間がかかり、非効率的になる可能性があります。

スイス式機械加工を使用する場合

スイスのCNC加工は、部品が 小さく、細く、または許容差が非常に狭い。 通常、精度が最も重要となるピン、ネジ、医療機器部品などのコンポーネントに選択されます。 

スイス式切削加工は、従来の旋盤では曲がりや振動を防ぐのが難しい、長すぎる、または薄すぎる部品にも最適な選択肢です。再現性が不可欠な少量生産や試作品生産に最適です。 

エンジニアは、大量の部品を単純に機械加工するよりも、スクラップを最小限に抑え、寸法の一貫性を維持し、生産効率を高めるために、スイス式機械加工を選択します。

スイス式切削に適した材料

ステンレス鋼

ステンレス鋼は強度が高く、耐腐食性に優れ、耐久性に優れています。外科用ネジ、整形外科用インプラント、時計部品など、幅広く使用されています。これらの部品には高い精度が求められるため、スイスのCNC加工技術により、厳しい公差と滑らかな表面を実現しています。 

チタン

チタンは軽量で生体適合性と耐腐食性に優れた素材です。医療機器、航空宇宙用ファスナー、高性能スポーツ部品などに使用されています。スイス式切削加工はチタン切削時の曲げを最小限に抑え、高精度で均一な小型部品を製造します。チタンは軽量であるため、高い強度と軽量が求められる用途に最適です。

アルミ

アルミニウムは比較的柔らかく、軽量で、加工コストも抑えられる素材です。一般的には以下のような用途に使用されます。 ドローンのフレーム、電子ハウジング、ヒートシンク。 スイスのCNC加工技術は、公差を維持しながら部品を迅速に製造します。アルミニウムの熱特性は、高速切削時の熱の蓄積を防ぐのにも役立ちます。

真鍮

真鍮は柔らかく、耐腐食性に優れ、安価な素材でもあります。配管継手、精密コネクタ、装飾用ギアなどに広く使用されています。スイス式機械加工により、真鍮に正確なねじ山、穴、スロットが加工されます。 

銅

銅は導電性と熱安定性に優れた材料です。電気端子接続部、熱交換器、小型導電性部品などに広く使用されています。スイスCNC加工は、銅を歪ませることなく正確な形状加工を可能にします。ただし、正確な寸法測定を行うには、送り速度と加工速度を慎重に制御する必要があります。
真鍮と銅の詳細な比較にご興味があれば、こちらをご覧ください。 真鍮と銅の比較ガイド。

炭素鋼

炭素鋼は強度と汎用性に優れた材料です。精密シャフト、ピン、小型機械ギアなどに広く使用されています。熱処理された炭素鋼は、高い応力と負荷に耐えることができます。スイス式機械加工は、自動車や産業用途の部品製造において高い精度を保証します。

ニッケル合金

ニッケル合金は耐熱性と耐腐食性に優れています。バルブ部品、タービン部品、化学処理用継手などに広く使用されています。スイス製CNC工作機械は、高性能な小型部品に厳しい公差を提供します。ニッケル合金は加工中の安定性を維持し、複雑な形状でも変形しにくい特性を備えています。

エンジニアリングプラスチック（PEEK、ナイロン、デルリン）

エンジニアリングプラスチックは軽量で耐久性があり、耐薬品性に​​も優れています。ギア、ブッシング、絶縁体、試作部品などに使用されます。スイス式切削加工により、精密な穴、スロット、プロファイル加工が可能です。エンジニアリングプラスチックは、金属の重量や導電性が望ましくない場合に最適です。

スイス式機械加工を採用している業界

航空宇宙

スイス式機械加工は、航空機用の小型ピン、シャフト、ファスナーの製造に用いられます。航空宇宙用途では精度と強度が極めて重要であるため、スイス式機械加工は精度を維持し、長尺または薄肉部品の曲がりや振動を防ぐのに役立ちます。

自動車

自動車業界では、スイスのCNC加工技術が燃料インジェクター、ギア、センサー部品の製造に利用されています。これにより、エラーが排除され、生産バッチ全体で一貫した結果が得られます。

医療機器

スイス式機械加工は、外科用ネジ、インプラント、外科用器具の製造に用いられています。患者の安全と最適な機能を確保するには精度が不可欠であるため、厳格な公差と滑らかな表面を維持しています。

ディスプレイ・電子機器関連

小型電子機器用のコネクタ、端子、ヒートシンクは、スイス型旋盤を使用して製造されます。 これらの部品 部品は組み立て時に正確に嵌合する必要があり、スイスの機械加工技術は高い精度を維持します。金属はもちろん、PEEKやナイロンなどのプラスチックも高精度で加工できます。

時計製造

スイス式機械加工は、時計の歯車、ネジ、ピニオンの製造に用いられます。部品のスムーズな動きと正確な位置合わせが保証され、手作業による仕上げの必要性も軽減されます。

エネルギー

エネルギー分野では、バルブ部品、継手、小型タービン部品の製造に使用されています。漏れを防ぎ、効率を最大化するには精度が不可欠であるため、スイスの機械加工が最適な選択肢となります。

ロボット工学

ロボットのピン、ギア、アクチュエータ部品の製造にはスイス式切削加工が用いられています。これにより、性能上の欠陥が排除され、高精度が維持され、エラーのリスクが低減されます。

効率的なスイス式機械加工のための設計ヒント

パーツの形状を単純化する

部品はできるだけシンプルに設計してください。複雑な形状は加工時間を長くし、エラーの可能性も高くなります。不要な設計は避けてください。 曲線、鋭角、深いポケット。 シンプルな設計により、スイスの機械は精度を維持し、ツールのたわみの可能性を減らすことができます。

標準の穴サイズを使用する

可能な限り、標準の穴サイズを使用してください。カスタム穴にはカスタムツールが必要になる場合があり、コストの増加や製造時間の遅延につながります。標準の穴サイズを使用すると製造時間が短縮されますが、位置ずれや嵌合不良が発生する可能性が高くなります。標準の穴サイズを使用すると、正確なねじ山と、よりシンプルな穴加工が可能になります。

一貫した壁厚を維持する

部品全体の壁厚が均一であることを確認してください。薄い壁や不均一な壁は、加工中に曲がったり振動したりする可能性があります。均一な壁厚は安定性を向上させ、厳しい公差を実現します。また、廃棄物やスクラップの発生を抑え、表面仕上げを向上させます。

CNC スイス精密機械加工のコストはいくらですか?

スイス CNC 加工のコストはいくつかの重要な要因によって異なります。 

• パーツの複雑さ: 設計上の特徴が増えたり、許容誤差が厳しくなると、加工時間が長くなります。 
• チタンやニッケル合金などの金属はより注意が必要で、切断に時間がかかるため、材料の種類もコストに影響します。 
• 部品のサイズと長さ: この 特に長い部品や細い部品の場合、セットアップとサイクル時間に影響します。 
• パーツ数量: 部品の数量は価格に影響し、大量生産すると 1 個当たりのコストが下がることが多いです。
• 表面仕上げ： 最後に、表面仕上げや、熱処理、陽極酸化処理、コーティングなどの二次処理によって総コストが増加する可能性があります。

避けるべきスイス式機械加工の設計ミス

材料の許容量が不十分

材料が薄すぎると、たわんだり振動したりして加工上の問題を引き起こします。そのため、ワークピースを常にしっかりと支えて安定性を保ち、非常に厳しい公差の製品を製造してください。

過度に複雑なデザイン

多数のフィーチャ、鋭角、深い穴などを含む設計は、部品の製造時間の増加につながります。また、複雑さが増すと、工具のたわみやエラーが発生する可能性も高まります。 

可能な限り、コンポーネントの形状を簡素化して、加工効率と信頼性を向上させます。

非現実的な許容範囲仕様

非現実的に厳しい許容差はコストを上昇させ、部品の製造を困難にする可能性があります。装置が一貫して製造できるものを理解し、この情報に基づいて許容差の仕様を維持し、適正なコストで正しい寸法の製造製品を作成します。

スイス式CNC加工と従来の旋盤加工

表1： スイス式機械加工 vs 旋盤

スイスCNC加工と従来のCNC加工g

表2： スイス式加工 vs CNC加工

精密医療インプラントピン（スイスCNC加工）：ケーススタディ

医療業界のクライアントは精度を要求した インプラントピン 厳しい公差と滑らかな表面が求められました。ピンの直径は細く、材料は生体適合性を備えていなければなりませんでした。また、クライアントは手術キットへの即時組み込みのために、一貫した品質を求めていました。

当社のアプローチ

スイス製のCNC旋盤を用いてチタン合金からピンを加工しました。複数の工具を1つのセットアップで同時に操作することで、 ねじ、スロット、面取り。 各ピンは、直径公差を確保するために、CMMとマイクロメータを使用して製造中に測定されました。 ±0.005 mm および表面仕上げ Ra0.2μm。 最終部品は医療用途の要件に従って洗浄および滅菌されました。

クライアントフィードバック

お客様は、すべてのピンがお客様の厳密な仕様を満たしていることを確認しました。小さな形状、厳しい公差、そして滑らかな表面は、外科用アセンブリへの即時使用に適していました。お客様は品質と迅速な納期を高く評価しました。

プロジェクトの概要

スイスの機械加工サービスについてはFastPreciにお問い合わせください

At ファストプレシでは、最初のコンセプトから最終製品まで、お客様をサポ​​ートいたします。当社のエンジニアは、お客様の設計を検証し、材料や加工計画をご提案するためのDFM解析を無料でご提供いたします。これにより、潜在的な問題を早期に発見し、後々の時間とコストを節約できます。

標準的な手順で進めていきます。 3D CAD設計部品の仕様、詳細な要件など、すべてを確認させていただき、改善策をご提案した上で、追加料金のない透明性の高いお見積もりをご提示いたします。 

試作、機械加工、表面仕上げから検査、量産まで、全工程を自社で管理しています。すべての部品はCMM（三次元測定機）などの精密機器を用いて検査され、お客様の厳格な基準を満たしていることを保証します。そのため、最初から最後まで一貫した品質とスムーズなワークフローを実現できます。

単一のプロトタイプでも、完全な生産実行でも、FastPreci はあらゆる段階でサポートを提供します。  お問い合わせ 今日から専門家の指導を受けながら、あなたのデザインを高精度のスイス機械加工部品に変えましょう。

よくある質問

スイス式旋盤加工とは何ですか?

スイス式旋盤旋削は精密加工プロセスです。ガイドブッシュで支持された棒材を回転させながら加工します。長尺、小型、複雑な部品を高精度かつ精密に加工できます。

スイスの CNC 加工はプロトタイプに適していますか?

はい、スイスの CNC マシンは、最小限のセットアップで小型で精密な部品を迅速に製造できるため、プロトタイプに最適です。

スイス式機械加工で最も適した部品の種類は何ですか?

小さい、長い、細い、または複雑な部品が最適です。一般的な例としては、医療用ピン、電子コネクタ、時計部品、ファスナーなどが挙げられます。

スイス機械加工部品の製造にはどのくらいの時間がかかりますか?

生産時間は部品の複雑さ、材質、必要数量によって異なります。シンプルな部品であれば数時間で加工できますが、複雑な部品の場合は数週間ほどかかる場合があります。