DFMはどのようにCNC加工のリードタイムとコストを削減しますか？

過度に厳しい公差と不要な精度指定

最も一般的なコスト要因の一つは、機能上必要以上に厳しい公差を指定することです。例えば、±0.01mmの公差は、追加のセットアップ、低速送り、そしてCNC研削加工や放電加工（EDM）などの特殊工程を必要とする場合があります。CNCフライス加工やCNC旋削加工の際に、必要のないマイクロレベル精度を維持することは、工具摩耗と検査時間を増加させます。適切なDFM（製造容易化設計）の指針により、公差は実際の嵌合や機能に基づいて設定され、無意味な高精度要求を避けることができます。

複雑な形状およびアクセス困難な特徴

深いキャビティ、薄肉、鋭角な内部コーナーを持つ設計は、多数のセットアップやカスタム工具を必要とすることがあります。基本的なCNC加工では対応できず、高度な多軸加工やEDM用の特注電極が必要になる場合もあります。セットアップが増えるたびにコストとリスクが増大します。角度の簡略化、フィレット追加、R形状の標準化を行うことで、強度や性能を損なうことなく加工時間を20〜40％短縮することが可能です。

不適切な材料選定

用途に不要な難削材を選択すると、コストが大幅に上昇します。例えば、重要でない部品にインコネル718やチタンTi-6Al-4Vを選ぶと、加工時間が長くなり、工具消耗も増加します。よりコスト効率の高いアルミニウム6061-T6や真鍮C360などの合金は、十分な機械的特性と加工性を持ちます。また、耐食性を必要とする場合でも、ステンレス鋼SUS304が多くの環境で高価なSUS316Lの代替として有効です。

設計段階で表面処理要件を無視すること

設計者が加工後まで表面仕上げの必要性を考慮しないと、高額な再加工が発生することがあります。陽極酸化処理や電解研磨などのコーティング厚みを考慮して設計に余裕を持たせることで、最終寸法を公差内に維持できます。後処理を考慮しない場合、部品は再加工や再寸法調整を必要とする可能性があります。同様に、粉体塗装やクロムめっきなどの仕上げも、効率的な生産のために最初のCADモデル段階で計画に含める必要があります。

業界間の標準化不足

業界ごとの標準は、経済的な設計パラメータを決定する重要な指針です。航空宇宙産業では、面取りやアンダーカットの欠如が検査および承認サイクルを遅延させます。自動車産業では、自動化との互換性を確保するために、標準化された穴径とねじ深さが求められます。医療機器分野では、複雑な自由曲面が工具および検証コストを増加させる要因となります。形状を業界標準に合わせることで、見積りの迅速化、治具の再利用、プログラミング時間の削減が実現し、部品あたりのコストを直接的に削減できます。