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説明
加工特性
アルミニウムは軽量で耐食性があり、優れた熱伝導性と電気伝導性を持ちます。比較的低硬度で、多くの金属より加工が容易です。加工性は合金組成に左右され、一部のグレードは切りくずの形成や表面仕上げに優れています。また、加工中の熱放散性も良好です。
加工パラメータ
アルミニウムのCNC加工では、効率的な材料除去と表面仕上げを確保するために最適な切削速度、送り速度、工具タイプを選択します。合金によりますが、典型的な切削速度は200~400 SFMです。粗加工は高速送り、仕上げは低速送りが一般的です。工具選択では、カーバイドや高速鋼が摩耗軽減に重要です。
注意点
アルミニウム加工では、材料の変形や工具摩耗を防ぐため切削温度の管理が重要です。適切な潤滑や冷却液の使用で熱と切りくずの蓄積を抑えます。部品の動きを防ぐためしっかりと固定してください。柔らかいため工具への付着やガリングが起こりやすく、定期的なメンテナンスと高品質な工具の使用が安定した加工には不可欠です。
アルミ合金
引張強さ (MPa)
降伏強さ (MPa)
疲労強さ (MPa)
伸び率 (%)
硬さ (HRC)
密度 (g/cm³)
用途
アルミニウム6061
240-310
150-275
95-125
10-20
40-45
2.70
航空宇宙、自動車、海洋、構造部品
アルミニウム6063
210-240
140-160
90-110
10-15
建築、窓枠、灌漑チューブ、押出材
アルミニウム7075
500-570
430-510
180-230
7-11
60-65
2.81
航空宇宙、軍事、高性能用途(航空機の翼、胴体)
アルミニウム7075-T6
570-640
505-570
230-300
5-8
65-70
航空宇宙、軍事、航空機構造、海洋
アルミニウム6061-T6
310-350
275-310
120-150
航空宇宙、海洋、自動車、構造部品
アルミニウム2024
470-500
350-420
150-190
3-10
50-55
2.78
航空宇宙(航空機胴体、翼)、軍事
アルミニウム5052
210-230
193-240
12-20
2.68
海洋、燃料タンク、化学処理、圧力容器、トラックタンク
アルミニウム5083
220-260
150-180
2.66
海洋、造船、オフショア、輸送、石油・ガス産業
アルミニウム1100
110-155
45-105
40-70
20-30
30-40
装飾、食品加工、電気部品、化学機器
アルミニウム6082
300-350
240-290
100-150
8-15
45-50
2.77
構造用途、橋梁、クレーン、輸送機器
アルミニウムADC12(A380)
210-300
160-250
80-120
4-10
自動車ダイカスト(エンジン部品、トランスミッション部品)
アルミニウム2011
290-310
200-250
80-100
8-12
2.80
精密加工、電子機器、厳しい公差部品
アルミニウム1050
110-130
30-55
25-40
20-25
25-30
電気導体、化学用途、装飾用
アルミニウム5086
310-380
210-270
120-180
55-60
海洋用途、重荷重のオフショア機器、燃料タンク
アルミニウム3103
160-220
110-150
40-60
15-20
35-40
2.73
屋根材、外壁材、雨樋、タンク、HVAC機器
アルミニウム4045
220-280
90-120
熱交換器、自動車用途、海洋部品
アルミニウム7050
7-10
航空宇宙、軍事、航空機胴体、翼構造
アルミニウム5083-H116
海洋構造物、造船、オフショアプラットフォーム
アルミニウム2014
航空宇宙、軍事(航空機部品、エンジン部品)
アルミニウム3003
115-145
45-85
20-40
18-25
家庭用電化製品、屋根材、貯蔵タンク、調理器具
アルミニウム6060
190-240
140-180
80-110
建築用フレーム、足場、窓枠、構造用途
アルミニウム7055
600-660
520-580
航空宇宙、高性能航空機、宇宙船部品
アルミニウム5083-H321
海洋、造船、オフショア産業
アルミニウム1100-H14
105-135
装飾、看板、食品加工、熱交換器
処理方法
利点
陽極酸化処理
耐食性を高め、耐久性のある酸化膜を形成します。
粉体塗装
耐久性が高く、優れた耐摩耗性と耐食性を持つ美しい仕上がり。
電解研磨
表面の滑らかさを向上させ、耐食性を高め、表面粗さを低減します。
パッシベーション
表面の不純物を除去し、耐食性を向上させます。
ブラッシング
サテンまたはマット仕上げを作り、傷や不完全さを低減します。
アロダイン
軽量で金色の仕上げによる耐食性を提供します。
UVコーティング
UVや環境要因に強い、速乾性で耐久性のある仕上がりを提供します。
ラッカーコーティング
保護的かつ美観を高める層を追加し、耐久性と耐性を強化します。
パラメーター
推奨範囲/値
1.5 kW ~ 10 kW
高速切削および重切削に対応するため、特に深切削や硬いアルミ合金の場合は高いスピンドルパワーが必要です。
2000 rpm ~ 8000 rpm
スピンドル速度は切削効率に影響します。高速は滑らかな仕上げと高速切削をもたらし、低速は工具寿命と精度を向上させます。
100 mm/min ~ 1000 mm/min
工具が材料上を移動する速度を制御します。送り速度が高いと生産性は向上しますが、過度になると精度と工具寿命が低下します。
0.1 mm ~ 2 mm
ステップ距離は表面仕上げの質と加工時間に影響します。小さいほど仕上げは良くなりますが、加工時間は長くなります。
0.5 mm ~ 10 mm
切削深さは1パスあたりの除去材料量を決定します。深い切削は材料除去率を高めますが、工具の摩耗と熱の蓄積を増加させます。
直線、円形、ジグザグ
工具経路の選択は加工効率と表面品質に影響します。ジグザグは荒加工に効率的で、円形は仕上げと工具寿命を改善します。
水系、油系、空冷
冷却剤は過熱防止と工具寿命の延長に役立ちます。水系冷却剤が一般的ですが、高速または高精度加工には油系や空冷が好まれます。
超硬、ハイス鋼(HSS)、コバルト
工具材料の選択はアルミ合金と切削条件に依存します。超硬工具は高速切削に適し、HSSはより硬い合金に対し耐衝撃性が高いです。
5 cm³/min ~ 150 cm³/min
切りくず除去率が高いほど効率は上がりますが、工具破損や表面不良を避けるための管理が必要です。
10 N ~ 500 N(工具と材料による)
切削力は工具の摩耗とエネルギー消費に影響します。適切な切削力のバランスをとることで工具寿命と品質を保ち、過度の力を避けます。
公差の種類
±0.1 mm ~ ±0.2 mm
標準的なCNC加工品質を保証します。一般公差は多くの非重要なアルミ部品に適しています。
±0.02 mm ~ ±0.05 mm
精密公差は航空宇宙や自動車部品など高精度を要する用途に使用され、最小限の寸法誤差が許容されます。
0.5 mm ~ 1 mm
薄い壁は構造強度不足や反りの問題を引き起こす可能性があります。厚い壁は生産の強度と精度を高めます。
0.3 mm ~ 0.5 mm
小さいドリル径は工具の摩耗・破損を招きます。最小ドリル径は効率的な切りくず除去と精度を確保します。
最大1500 mm x 1500 mm(機械能力に依存)
大きい部品は高能力機械が必要で、部品サイズはCNC機械の作業範囲によって制限されます。
5 mm x 5 mm
非常に小さい部品は扱いと加工が難しいため、適切なクランプと工具の使用を確保するため最小サイズを設けます。
低量産:10〜1000個、高量産:1000個以上
低量産は試作やカスタム用途に適し、高量産は最適化された工具や工程で単価を削減します。
1〜10個(通常)
試作は迅速な納期と低コストを要求し、厳密な公差よりも短期間のロットに適しています。
10〜500個
低量産は比較的緩やかな公差を持つカスタムまたは特殊部品に適した費用対効果の高い選択です。
500個以上(複雑さにより異なる)
高量産は自動化された工程で効率を最大化し、単価とリードタイムを低減しつつ品質を維持します。
試作:1〜2週間、低量産:2〜4週間、高量産:4〜8週間
リードタイムは複雑さと数量に依存します。試作は早く、大量生産は工具セットアップ、生産、仕上げに時間がかかります。
Ra 1.6 µm ~ Ra 3.2 µm
機能部品には粗い仕上げも許容されますが、航空宇宙など高級用途にはより滑らかな仕上げ(Ra 1.6 µm以下)が求められます。