最適なCNC加工材料は、プロジェクトに必要な材料です。選択する前に、いくつかの点を考慮する必要があります。強度、硬度、靭性、加工性、コスト、耐熱性や耐薬品性などが挙げられます。寸法精度と表面仕上げも重要です。ある材料は特定のプロジェクトには適していても、別のプロジェクトには適さない場合があります。複雑な設計や非常に正確な寸法が必要な場合もあるでしょう。必要な部品の数や、製造業者がその材料に精通しているかどうかも考慮する必要があります。アルミニウムや鋼鉄などの金属は強度が高く、長持ちします。ABS樹脂などのプラスチックは、簡単な作業であればコスト削減につながります。どの材料を選ぶかによって、性能、コスト、品質が大きく変わります。
主要なポイント（要点）
プロジェクトの具体的なニーズに合わせて、最適なCNC加工材料をお選びください。NOBLEでは、エンジニアリングチームが強度、耐熱性、コスト、精度といった重要な要素を評価し、最適な選択をサポートします。アルミニウムや鋼鉄などの金属は耐久性と長寿命に優れていますが、より複雑な加工が必要となります。NOBLEの高度な生産能力は、こうした複雑な加工にも対応可能です。加工の容易さとコスト効率を重視するプロジェクトには、ABSやPEEKなどのプラスチックが最適です。これらのプラスチックは耐薬品性に優れ、加工も迅速です。部品の用途に合った材料を選択し、NOBLEの経験豊富なコーディネーターやエンジニアと連携することで、特に難易度の高い用途や重要な用途において、時間とコストを削減し、高性能な結果を保証できます。
主な比較要素
機械的性質
CNC加工用の材料を選ぶ際には、その機械的特性に注目しましょう。引張強度、硬度、靭性などが挙げられます。これらの特性は、材料が破損するまでにどれだけの力に耐えられるかを示します。また、傷に対する耐性や衝撃への耐性も示します。材料を比較したい場合は、以下の表に基本的な情報が記載されています。
| 材料タイプ | 特定の材料/グレード | 引張降伏強度（MPa） | 硬度（HRB/HRC） | 靭性/耐衝撃性 | 代表的なアプリケーション |
| 金属 | アルミ6061 | 200-400 | 技法 | 被削性良好、靭性は中程度 | 汎用、航空機、自動車 |
| アルミ7075 | 400-600 | 技法 | 高い疲労耐性、熱処理可能 | 航空宇宙、スポーツ用品 | |
| ステンレス鋼304 | 400-600 | 技法 | 高い靭性、耐腐食性 | 医療、海洋、食品産業 | |
| ステンレス鋼2205デュプレックス | 400-600 | ハイ | 非常に高い靭性と耐食性 | 石油・ガス、海洋 | |
| 軟鋼1018 | 200-400 | 技法 | 優れた靭性と溶接性 | 汎用機械部品 | |
| 合金鋼 4140 | 200-400 | ハイ | 優れた靭性と耐摩耗性 | 産業機械、工具 | |
| 工具鋼D2 | 400-600 | 非常に高い（50 HRC以上） | 非常に丈夫で、耐摩耗性に優れている | 切削工具、金型 | |
| 真ちゅうC36000 | 200-400 | 技法 | 良好な加工性、耐腐食性 | 機械部品、バルブ | |
| プラスチック
|
ABS | 30-60 | 中等度（50～90 HRB） | 適度な強度があり、筐体などに使用されます。 | 自動車、消費財 |
| ナイロン | 60-100 | 技法 | 高靭性、機械部品 | 自動車、ファスナー | |
| asfasdf | 60-100 | 技法 | 高い靭性、耐薬品性 |
ステンレス鋼や工具鋼などの金属は強度と硬度に優れています。ABS樹脂やPEEK樹脂などのプラスチックは金属ほど強くはありませんが、それでも十分な靭性を備えています。多くの部品に適していますが、部品が重い荷重を支えたり、衝撃に耐える必要がある場合は、高い引張強度と靭性を持つ材料を選択してください。
被削性
被削性とは、材料を切削したり穴を開けたりする際の容易さを指します。CNC加工材料の被削性が高いほど、部品をより速く製造できます。また、工具の寿命も長くなります。アルミニウムや真鍮は、最も加工しやすい金属の一つです。ステンレス鋼やチタンは切削が難しく、工具の摩耗が早くなります。プラスチックは通常加工しやすいですが、熱によって溶けたり変形したりすることがあります。
費用
CNC加工に使用する材料の価格は、プロジェクトコストに影響します。アルミニウム6061のように安価で入手しやすい材料もあれば、PEEKやステンレス鋼のように高価な材料もあります。価格は、材料の加工の難易度や、工具の摩耗度合いによっても左右されます。
NOBLEの熟練したエンジニアリングチームと高度な加工技術により、性能を損なうことなく、最もコスト効率の高い材料選びをサポートします。高強度、耐薬品性、あるいは航空宇宙や医療分野など、業界特有の規格への準拠が必要な場合でも、NOBLEはあらゆる段階で精度と価値を提供します。
我が国の抵抗力
耐性とは、材料が熱、化学薬品、錆にどれだけ耐えられるかを示す指標です。加工対象物が高温になったり、刺激の強い化学薬品に触れたりする可能性がある場合は、それらに耐えられるCNC加工材料が必要です。ステンレス鋼などの金属は、高温多湿な環境に適しています。PEEKやPTFEなどのプラスチックは、多くの化学薬品に耐性があり、錆びません。しかし、金属ほど高温には耐えられません。NOBLEは、専門のエンジニアリングチームと豊富な材料知識を活かし、どんなに過酷な環境でも最適な材料を選定します。
| 材料 | 最高使用温度 （°C） | 耐食性 | 熱伝導率(W/m・K) | 密度（g /cm³） |
| ステンレス鋼（304） | 870-925 | 良好（環境によっては腐食する可能性あり） | 16.2 | 16.2 |
| PEEK（ポリエーテルエーテルケトン） | 260 | 素晴らしい | 0.25 | 0.25 |
| PTFE（ポリテトラフルオロエチレン） | 260 | 素晴らしい | 0.25 | 0.25 |
| PPS（ポリフェニレンサルファイド） | 200 | 素晴らしい | 0.3 | 0.3 |
| PI（ポリイミド） | 400 | 素晴らしい | 3.0 | 3.0 |
許容誤差と負荷
公差とは、完成品が設計図にどれだけ近いかを示すものです。耐荷重とは、部品がどれだけの重量または力に耐えられるかを示すものです。ほとんどのCNC加工材料は、厳しい公差に対応できます。中には、非常に精密な加工に適した材料もあります。
| 公差タイプ | 許容値 （インチ） | 許容値（mm） | Notes |
| 標準プロトタイプおよび量産 | ±0.005 | ±0.13 | 特徴の位置、幅、長さ、厚さ、直径に広く適用されます |
| 標準精度または生産 | ±0.002 | ±0.051 | より高精度なオプションも利用可能です |
| リーマ穴 | ±0.0005 | ±0.0127 | リーマ加工された穴で厳しい公差を実現可能 |
| 特徴の位置（同じ面） | ±0.002 | ±0.051 | 部品の同じ面に複数のフィーチャが加工されている場合に適用されます。 |
金属の概要
アルミニウム合金
NOBLE社では、CNC加工においてアルミニウム合金を最適な材料として採用しています。アルミニウム合金は軽量かつ高強度で、切削加工や成形加工も容易です。錆びないため、多くの産業でアルミニウムが使用されています。また、加工後の見た目も美しく、他のほとんどの金属よりも加工しやすいという特長があります。以下の表をご覧ください。
| アルミニウム合金 | 切削性特性 | 他の金属との比較 |
| 2011 | 迅速かつ正確な作業に最適。工具の耐久性も高い。 | 鋼鉄やチタンよりも簡単 |
| 6061 | 加工が容易で、丈夫です。 | 鋼鉄やチタンよりも切削しやすい |
| 6082 | 非常に丈夫なので、慎重に切断する必要があります。 | それでも鋼鉄やチタンよりは簡単だ |
| 7075/2024 | 非常に丈夫だが、工具の摩耗が早い。 | 軟質アルミニウムほど簡単ではないが、鋼鉄やチタンよりは優れている |
| MIC 6 | 非常に安定していて滑らかな仕上がり | 型やプレートを作るのに多くの金属よりも簡単 |
アルミニウム合金は、時間とコストの節約に役立ちます。切削速度が速く、鋼鉄やチタンのように工具を摩耗させることもありません。
ステンレス鋼
ステンレス鋼は錆びにくい。湿気の多い場所や過酷な環境でも優れた性能を発揮する。ステンレス鋼を使用する理由は以下のとおりである。
- ハードな作業にも非常に強い
- 暑い場所でも寒い場所でも強度を保ちます
- 錆びない光沢のある外観
- 長持ちし、手入れもほとんど必要ありません
- リサイクル可能で地球にも良い
CNC加工で最もよく使用される鋼種は、303、304、316です。303は最も切削しやすく、304と316は錆びにくいという特徴があります。
炭素鋼
炭素鋼は強度が高く、価格もそれほど高くありません。低炭素、中炭素、高炭素の3種類から選べます。以下に簡単な比較表を示します。
| スチールグレード | 1018 | 1045 | 1060 |
| 炭素 (%) | 〜0.18 | 〜0.45 | 〜0.60 |
| 硬度（BHN） | 〜126 | 163-190 | 163-190 |
| 引張強さ（MPa） | 440-790 | 570-700 | > 900 |
| 被削性 | グッド | グッド | もっと強く |
| コストと使用 | 安価。シャフトやロッドに使用される。 | 中価格帯。ギアや車軸に使用。 | 高価。工具や刃物に使用される。 |
炭素鋼はステンレス鋼よりも切断しやすい。しかし、アルミニウムほど簡単ではない。
真鍮と銅
真鍮と銅は、電気を通す必要のある部品に適しています。また、滑らかな仕上がりになります。真鍮はC360と同様に非常に切削加工が容易です。銅は真鍮よりも柔らかいですが、電気伝導性に優れています。以下に、それぞれの主な特性をまとめた表を示します。
| 真鍮グレード | 360 | 335 | 385 |
| 銅（％） | 61 | 62.5 | 57 |
| 亜鉛（％） | 35 | 36.5 | 40 |
| 鉛 （％） | 3 | 1 | 3 |
| キーのプロパティ | 非常に簡単に切断でき、丈夫です | 切りやすく、強度もまずまず | 非常に簡単に切れる、中程度の強度 |
チタン
チタンは重量に対して非常に強度が高く、錆びません。航空機や医療機器の部品などに使用され、過酷な環境下でも優れた性能を発揮します。しかし、チタンは切削が難しく、高温になりやすく、工具の摩耗も早いという欠点があります。また、他の金属よりも高価です。チタンを切削する際には、専用の工具が必要で、慎重に作業を進める必要があります。
プラスチックの概要
ABS
ABS樹脂はCNC加工で広く使用されています。丈夫で加工しやすく、衝撃にも強く、形状をしっかりと保持します。耐久性が求められるものの、高温にならない部品に適しています。プロトタイプ、カバー、自動車部品などの製造に使用できます。他の多くのプラスチックよりも安価です。ただし、ポリカーボネートほど耐熱性はありません。また、強度もポリカーボネートほどではありませんが、ほとんどの用途において十分な強度と価格を実現しています。強度、加工の容易さ、そして低コストを求めるなら、一般的な部品にはABS樹脂が最適です。
NOBLEは、設計に関する専門知識と効率的な生産能力を活かし、コスト、強度、製造性のバランスを取りながら、ABSなどの素材を最大限に活用できるようお客様をサポートします。
PPA
PPAは高性能プラスチックです。優れた耐薬品性と強度を備えています。PPAは通常のナイロンよりも高い耐熱性を持ち、自動車エンジン、電気部品、機械などに最適です。過酷な環境下でも劣化しないプラスチックが必要な場合は、PPAをご使用ください。
ナイロン
ナイロンは丈夫で、折れることなく曲げることができます。ギア、ブッシング、ファスナーなどに使用できます。ナイロンは摩耗しにくく、衝撃にも強いです。また、多くのプラスチックよりも耐薬品性や耐水性に優れています。折れずに曲げられる部品が必要な場合は、ナイロンは最適な選択肢です。
asfasdf
PEEKは、その強度と耐熱性、耐薬品性で知られています。耐久性が求められる航空機、医療機器、自動車部品などに使用できます。PEEKは熱湯や蒸気の中でも形状を維持し、吸水性も低いのが特徴です。一部の種類は医療用途にも安全です。PEEKは特殊な素材であるため、他のプラスチックよりも高価ですが、耐久性が高く、非常に精密な部品を作ることができます。
| カテゴリー | PEEKの利点 |
| 材料 | 優れた耐薬品性、吸水性なし、耐久性があり、人体に安全 |
| プロセス | 非常に高精度で再現性が高く、寸法精度が高く、融点が高いため加工速度が速い。 |
デルリン
デルリン（アセタール樹脂とも呼ばれる）は、加工しやすく、形状保持性に優れています。衝撃や熱にも強い丈夫な部品が得られます。デルリンは、歯車、ベアリング、可動機械部品などに最適です。丈夫で精密なプラスチック部品が必要な場合、デルリンは最良の選択肢の一つです。
Polycarbonate
ポリカーボネートは非常に丈夫で、ほとんど割れることがありません。安全シールドやライトカバーなど、透明で強度のある部品に使用できます。ポリカーボネートは熱や日光に強いですが、他のプラスチックに比べて傷がつきやすいという欠点があります。ABS樹脂よりも高価ですが、強度が高く、透明度の高い部品を作ることができます。
| プロパティ | ABS（機械加工） | ポリカーボネート（PC）（機械加工品） |
| 熱変形温度 | 約214°F（101°C） | 約280°F（138°C） |
| 抗張力 | 約6,100psi（42MPa） | 約8,000psi（55MPa） |
| 破断伸び | 〜40％で | 〜50％で |
CNC加工材料の比較
金属とプラスチック
材料を選ぶ際には、金属とプラスチックのどちらかを選択する必要があります。それぞれに長所と短所があります。アルミニウム、鋼鉄、チタンなどの金属は非常に強度が高く、重いものを支え、形状を維持できます。一方、ABS、デルリン、PEEKなどのプラスチックは軽量で、耐薬品性に優れています。NOBLEのエンジニアリングチームは、お客様と緊密に連携し、各プロジェクトに最適な材料を選定することで、性能、耐久性、コストの適切なバランスを確保します。両者の違いについては、以下の表をご覧ください。
| 側面 | 金属（アルミニウム、スチール、チタン） | プラスチック（ABS樹脂、ナイロン、PEEK） |
| 材料費 | 1ポンドあたりのコストが高く、特殊金属はさらに高価です。 | ほとんどのプラスチックは安価だが、一部の特殊プラスチックは高価である。 |
| 強度と剛性 | 非常に 強くて硬い重いものに適しています | 強度はそれほど高くないが、軽量で、曲げることができ、電気を止めるのに適している。 |
| 被削性 | 頑丈な機械や工具が必要。動作が遅い。冷却剤が必要。 | 切断がより簡単かつ迅速。熱で溶ける可能性がある。鋭利な工具が必要。 |
| 許容範囲 | 非常に正確に作ることができます（±0.001″ ～ ±0.005″) | 精度はそれほど高くない（±0.002インチ～±0.010インチ）。熱や水によって変化する可能性がある。 |
| 加工時間 | 硬くて工具を消耗させるため、時間がかかる。 | 速くなるが、熱で部品が損傷する可能性がある |
| 後処理 | 平滑化やコーティングなどの追加工程が必要になる場合があります | 通常は仕上げはほとんど不要ですが、場合によっては熱処理が必要になります。 |
アプリケーションの適合性
CNC加工には、プロジェクトに最適な材料を選ぶことが重要です。どの材料がプロジェクトに適しているか分からない場合は、NOBLEのエキスパートチームがお手伝いいたします。お客様の設計、性能、生産ニーズに最適な材料を選定することで、時間とコストのかかるミスを最小限に抑えます。材料選びの参考として、いくつか例をご紹介します。
- 高強度部品：
部品が大きな重量を支えたり、強い衝撃に耐える必要がある場合は、鋼鉄やチタンなどの金属を選びましょう。これらの金属は強度が高く、長持ちします。 - 軽量化のニーズ:
部品を軽量化したい場合は、アルミニウムやナイロンなどのプラスチックを使用してください。アルミニウムは強度と軽量性を兼ね備えています。プラスチックは、強度を必要としないカバーや部品に適しています。 - 化学物質への暴露：
部品が強力な化学薬品に触れる可能性がある場合は、PEEKやPTFEなどのプラスチックを選択してください。これらのプラスチックは錆びたり劣化したりしません。ステンレス鋼も湿気の多い場所や過酷な環境に適しています。 - コスト重視のプロジェクト:
プラスチックのような ABS 安価でシンプルな部品にはデルリンが適しています。コストを抑えつつも一定の強度が必要な場合は、アルミニウム6061が良いでしょう。 - 厳しい公差:
非常に精密な部品が必要な場合は、金属を選びましょう。金属は形状を維持しやすく、より精密な加工が可能です。一方、プラスチックは熱や水によってサイズが変化する可能性があります。 - 電気絶縁：
電気を通してはいけない部品にはプラスチックを使用してください。ナイロンやPEEKなどのプラスチックは電気を遮断し、電子機器を安全に保ちます。
選択に役立つチェックリストを以下に示します。
- あなたの担当する部品は、どの程度の強度が必要ですか？
- 部品は高温になったり、化学薬品に触れたり、濡れたりしますか？
- 部品の寸法はどの程度正確である必要がありますか？
- 体重を減らしたいですか、それともお金を節約したいですか？
- あなたの部品は電気を止める必要がありますか？
これらの質問にお答えいただくことで、プロジェクトに最適なCNC加工材料をお選びいただけます。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。NOBLEの優秀なエンジニアチームが最適な回答をご提供いたします。
適切な素材の選択
意思決定のステップ
プロジェクトに最適な素材を選ぶには、簡単な手順に従うだけで済みます。以下に手順を説明します。
- 部品に必要なものを定義する強度、耐熱性、耐電気性、そして部品を使用する場所について考えてください。
- これらのニーズに合致し、かつデザインにもマッチする材料のリストを作成してください。
- これらの材料を比較してください。加工のしやすさ、価格、そして入手しやすさを確認してください。
- 担当する部品の役割について考えてみてください。軽量である必要があるのか、強度が必要なのか、あるいは過酷な環境での使用が求められるのかを確認しましょう。
- 加工中に材料がどのように変化するかを確認してください。材料によっては工具の摩耗が早かったり、低速加工が必要だったりする場合があります。
- ゴールに向けて計画を立てる素材が、希望する表面処理方法に対応していることを確認してください。
- 各素材の主な特徴を確認してください。強度、硬度、曲げやすさ、耐熱性、耐電気性などを調べてください。
- 材料の入手しやすさについて考えてみてください。価格、入手までの期間、そして入手しやすさを確認しましょう。
専門家のヒント
- ステンレスなどの丈夫な金属を選びましょう 鋼 あるいは、大きな応力がかかる部品や頻繁に動く部品には合金鋼を使用する。
- 湿気の多い環境や化学薬品の多い環境では、耐腐食性の金属を使用してください。高温環境や過酷な環境には、チタンまたはPEEKを選択してください。
- テスト部品には、アルミニウムやABS樹脂などの安価で入手しやすい材料から始めましょう。最高の性能が求められる最終部品には、チタンやPEEKなどの特殊材料を使用してください。
- 業界に合わせて最適な素材を選びましょう。医療機器部品には安全で錆びにくい素材が必要です。航空機には軽量で丈夫な素材が求められます。自動車には頑丈で低コストな素材が必要です。
- 適切な工具と速度を使用してください。金属加工には十分な冷却と丈夫な工具が必要です。プラスチック加工には、溶けたり曲がったりしないように、切れ味の良い工具と低速が必要です。
プロジェクトが複雑であったり、非常に重要なものである場合、NOBLEのエンジニアと材料専門家チームが、プロジェクトが順調にスタートし、計画通りに進むよう、信頼できるガイダンスを提供します。彼らは、ミスを回避し、時間を節約するお手伝いをします。
CNC加工サービスにNOBLEを選ぶ理由とは？
NOBLEでは、精密工学、高度な設計専門知識、そして円滑なプロジェクト調整を組み合わせ、卓越したCNC加工ソリューションを提供しています。熟練したエンジニアと技術者からなる当社のチームは、チタンやアルミニウムなどの金属から、PEEKやデルリンなどの高性能プラスチックまで、幅広い材料に対応し、すべての部品が厳密な仕様と性能要件を満たすことを保証します。
当社の機能は次のとおりです。
- 高度な設計とプロトタイピング
CAD/CAM統合とDFM（製造性設計）の知見に基づいた、迅速かつ高精度なプロトタイピング。 - 高精度加工
高精度な公差と優れた表面仕上げ品質を実現する、3軸、4軸、5軸CNC加工。 - 材料に関する専門知識
金属とプラスチックに関する深い知識に基づき、強度、コスト、耐熱性、耐薬品性などの観点から、お客様に最適な材料選びをサポートします。 - スケーラブルな生産
NOBLEは、一点ものの試作品から本格的な量産まで、一貫した品質と納期厳守を保証します。 - 部門横断的なプロジェクトサポート
当社の統合チームは、エンジニアリング、生産、品質管理を連携させ、納期を最適化し、エラーを最小限に抑えます。
NOBLEは単なる製造業者ではありません。精密機械加工における戦略的パートナーです。
CNC加工材料に関するよくある質問
CNC加工で最も加工しやすい素材は何ですか？
アルミニウムはCNC加工に最も適した素材です。素早く切削でき、滑らかな仕上がりが得られます。アルミニウム製の工具は長持ちします。真鍮も加工しやすく、良好な結果が得られます。
素材の強度が十分かどうかは、どうすればわかりますか？
材料の引張強度と硬度を確認してください。これらの数値は、材料が破損または変形するまでに耐えられる力の大きさを表しています。常に、部品の用途に合った強度を選択してください。
高精度部品にプラスチックを使用することは可能ですか？
精密部品にはプラスチックを幅広く使用できます。デルリンなどの一部のプラスチックは、厳しい公差を維持できます。プラスチックは熱や湿気によって形状が変化する可能性があるため、部品が過酷な条件下でも正確な形状を維持する必要があるかどうかを確認してください。
耐薬品性のある部品が必要な場合はどうすればよいでしょうか？
PEEK、PTFE、ステンレス鋼などの素材を選びましょう。これらの素材は強力な化学薬品にも強く、錆びません。選んだ素材の耐薬品性チャートを必ず確認してください。
