CAD上で完成しているように見えるモデルでも、必ずしも加工業者が見積もりを提示できるとは限りません。毎週のように、加工技術者は、公差が指定されていないファイルや、ソリッドではなくメッシュとしてエクスポートされたファイル、現存するどの切削工具よりも小さいコーナー半径が設定されたファイル、あるいは工具が届かない位置にフィーチャーが配置されたファイルなどを目にするのです。こうした問題の1つ1つに対処するには、実際に切削作業に入る前に、メールでのやり取りに1日かかってしまいます。.

このガイドでは、ファイルが画面から送信された後に何が起こるかについて解説します。特に、5軸加工機で加工される案件に焦点を当て、OnshapeとFusion 360を比較し、加工業者が必要とするデータが含まれるファイル形式を説明するとともに、部品の加工が簡単になるか、それともコストがかかるかを密かに左右するモデリング上の判断事項を列挙しています。.

機械加工工場が実際にCADファイルに求めているもの

欠落している頻度の高い順に、4つのポイントがあります。STEPやParasolidなどの中立形式で作成された、水密性のあるソリッドモデル。これにより、修正することなくCAMに形状データを読み込むことができます。公差は、モデルに直接付随させるか、寸法付き図面で提供する必要があります。モデル単体では精度要件が定義されていないためです。 合金や状態を含む材料仕様書。そして、どの面が機能面であるかの明記。重要な寸法が分からない加工業者では、すべての面を加工対象としてしまうため、時間とコストの無駄が生じるからです。.

それ以外はすべて、これら4つの要素をさらに洗練させたものです。これら4つがすべて揃っている部品であれば、通常、その日のうちにお見積もりをお出しできます。.

機械加工におけるOnshapeとFusion 360の比較

どちらも高性能なパラメトリックモデリングツールであり、5軸加工機で加工される部品を手がけるチームによって、いずれも効果的に活用されています。加工において重要な違いは、モデリング能力ではありません。それは、製造プロセスが設計と同じ環境内で行われるかどうかという点にあります。.

考察	オンシェイプ	フュージョン360
体幹の筋力	バージョン管理とブランチ機能が組み込まれたクラウドネイティブCAD	CAD、CAM、シミュレーションを1つの環境に統合
運行区間	すべてブラウザ上で動作し、ローカルへのインストールは不要です	クラウドデータ管理機能を備えたデスクトップアプリケーション
製造能力	ネイティブのCAM機能は搭載されておらず、パートナーアプリケーションを利用するか、別のCAMシステムへエクスポートする必要がある	CAM機能が組み込まれており、モデルに合わせてツールパスを生成します
5軸アプローチ	モデルがエクスポートされるCAMシステムによって処理されます	基本製品では3+2の配置ですが、同時多軸加工には拡張が必要です
コラボレーション	すべてのユーザーが同じライブドキュメントで作業するため、強力です	いいですね、共有クラウドプロジェクトを通じて
変更管理	バージョン名やブランチ名がプラットフォームに組み込まれている	クラウドプロジェクト内のバージョン履歴
典型的なユーザー	ブラウザからのアクセスやデザインの履歴を重視する分散型チームや組織	設計と製造を1か所で完結させたいチーム

なぜCAMに関する問いが、モデリングの比較よりも重要なのか

部品の機械加工を外部のサプライヤーに委託している場合、CAMの違いはほとんど影響しません。部品をモデリングし、ニュートラル形式のファイルをエクスポートすれば、加工業者は自社のシステムでプログラムを作成します。このワークフローにおいては、OnshapeもFusion 360も同様に有効であり、どちらを選ぶかは、機械加工の能力というよりも、チームの作業スタイルの好みによって決まります。.

社内で部品の加工を行う場合、その違いは顕著になります。 Fusion 360では、ツールパスがモデルとアソシエイティブに保持されるため、形状を変更しても再プログラミングの必要がなく、プログラムが自動的に更新されます。一方、OnshapeにはネイティブのCAM機能が備わっていないため、社内で作業を行う場合には、パートナーアプリケーションを使用するか、別のCAMパッケージへエクスポートする必要があります。これにより、設計が変更されるたびにファイルの受け渡しが発生することになります。.

ここで特筆すべき中間的なケースがあります。Onshapeでモデリングを行い、機械加工を外部委託しているチームは、多くの場合、双方の利点を最大限に活かしています。というのも、サプライヤーがCAM作業をすべて引き受ける一方で、コラボレーションやバージョン管理のメリットは維持できるからです。これは極めて合理的な仕組みであり、ソフトウェアの比較結果が示唆するよりもはるかに一般的です。.

ファイル形式と、それぞれに含まれる情報

書式	その中身	機械加工用
STEP (.step, .stp)	正確なソリッド形状およびAP242形式のPMIデータ	どの店舗でも採用されている標準的な選択肢
Parasolid (.x_t)	広く使用されているモデリングカーネル形式における正確なソリッド形状	店舗のCAMが同じカーネルを使用している場合には最適です
IGES (.igs)	表面形状（多くの場合、ステッチされたソリッドがないもの）	許容範囲ではあるが、時代を感じさせる。表面が縫い付けられていない状態で届くことがあり、修理が必要になる場合がある
ネイティブファイル（.f3d、Onshapeドキュメント）	機能の全履歴と設計意図	サプリメントとしては便利ですが、すべての店で開封できるわけではありません
STL (.stl)	表面の三角メッシュ近似	機械加工には適していません。詳細は以下をご覧ください。
3MF (.3mf)	追加のメタデータを含むメッシュ	機械加工ではなく、積層造形
2D図面（PDFまたはDWG）	寸法、公差、基準点、表面仕上げ、および材料に関する注記	公差がモデルに埋め込まれていない限り、モデルの横に引き続き配置する必要があります

STLが機械加工に適さない形式である理由

STLファイルとは、実際の表面を近似した平らな三角形からなるメッシュのことです。円柱は多角形となり、滑らかな曲線は一連の面（ファセット）となります。この近似は、プリントされた部品では目に見えませんが、機械加工された部品では許容できません。なぜなら、CAMシステムは実際の表面ではなく、その面（ファセット）による近似を忠実に切削してしまうからです。.

STLファイルは今でも定期的に機械加工業者に届きますが、その多くは3Dプリントの習慣が根付いているチームからのものです。STLファイルを送った後に、加工業者からソリッドモデルの提出を求められた場合、その理由がこれです。代わりにSTEPやParasolid形式のファイルを送り、STLは本来あるべき場所である積層造形作業に留めておきましょう。.

モデルに基づく定義と、ソフトウェアが読み取れる位置への公差の設定

ソリッドモデルは形状を表現するものです。しかし、その形状をどの程度の精度で実現しなければならないかについては表現していません。10 mmとしてモデリングされた穴には、数百分の一の精度で保持しなければならないのか、それとも大まかな公差で許容されるのかという情報は含まれておらず、これら2つの要件では価格に大きな差が生じます。.

その情報を提供するには2つの方法があります。従来の方法は、モデルに併せて寸法付きの2D図面を作成し、公差、基準面、表面仕上げ要件、および注記を示すものです。 現代的な方法は「モデルベース定義」であり、公差や注記を機械可読データとして3Dモデルに紐付け、STEP AP242など、それらを保持できる形式でエクスポートします。.

どちらも有効です。問題となるのは、精度情報を一切記載せずにモデルを送り、受注側にそれを推測してもらうことを期待することです。そうなると、サプライヤーは確認の問い合わせを行うことになり、見積もりの提出が遅れるか、あるいは推測に基づいて価格を提示することになります。当社の概要では、 精密加工と公差 どの公差クラスが現実的か、また各クラスを維持するためにどれほどのコストがかかるかについて解説しています。.

加工性に影響を与えるモデリングの選択肢

• 内角の半径。カッターは丸い形状をしているため、内角には常にカッターの半径が反映されます。鋭角な内角を加工するには、非常に小さなカッターを低速で走らせるか、放電加工（EDM）を行う必要があります。意図したカッターの半径よりもわずかに大きい半径を設けることは、最もコストのかからない改善策の一つです。.
• 深いポケットと薄い壁。工具の直径に対する深さが、たわみやチャタリングの原因となります。深くて狭いポケットは、長い工具を使ってゆっくりと加工されるため、その分コストも高くなります。.
• 工具のアクセス。すべての表面は、ホルダーが取り付けられた工具で到達可能でなければなりません。CAD上ではカッターが接触できる形状であっても、ホルダーや治具の影響を考慮すると、実際には到達できない場合があります。.
• アンダーカット。どの向きからでも通常の工具では加工できない部分には、専用のカッターを使用するか、設計を見直すか、あるいは部品を2つに分割する必要があります。.
• 肉厚。肉厚の薄い部品は切削荷重によってたわむため、切削加工の切込み深さに制限が生じ、場合によっては、加工終了後に除去される支持構造を設ける必要が生じることがある。.
• 文字と彫刻。細かい彫刻部分は、微細なカッターを用いて低送り速度で加工されるため、本来なら短時間で済む部品の加工に、かなりの時間を要する場合があります。.
• ねじ。標準サイズの場合は、市販のタップやねじ切りフライスを使用します。非標準形状の場合は、専用の工具またはねじ切り加工が必要となり、いずれもコストが高くなります。.
• 治具。すべての部品は、切削中にしっかりと固定されなければなりません。後で除去されるとしても、ワーク保持用の平らな面や余分な材料を残しておくことで、部品の製造コストを抑えることができます。.

これらを適用するのに、機械加工の専門知識は必要ありません。必要なのは、各形状について「ホルダーを背負った回転工具が物理的にこの位置に到達できるか、また到達した際にどの程度の剛性を保てるか」という1つの質問を自問することだけです。当社のガイドでは、 CNC加工の仕組み その質問が初めての方のために、プロセスの基礎について解説しています。.

5軸加工用部品の見積もりパッケージ

これを送信すれば、見積もりがより迅速かつ正確に返ってきます。.

1. STEPまたはParasolid形式の3Dモデルで、メッシュやサーフェスセットではなくソリッドとしてエクスポートされたもの。.
2. 公差、基準点、および重要な特性が明記された寸法図、あるいは同等の情報がモデルベース定義として添付されたモデル。.
3. 合金および状態を含む材料仕様、ならびに同等のグレードが許容されるかどうか。.
4. 表面仕上げの要件、あるいは「加工後の状態のままでも可」という明示的な記載。.
5. 数量。再発注が見込まれる場合は、数量段階別の価格設定を適用してください。セットアップ費用の償却により、単価が大きく変動するためです。.
6. 検査要件：初回製品報告書または寸法資料が必要かどうか。.
7. 発送日ではなく、お客様のご指定の場所への配達希望日です。.
8. すでに機能上不可欠であると分かっている機能については、それらを保護できるよう設定を計画してください。.

最後の項目は、たとえ図面にはどこにも記載されていなくても、メールの中で一文触れておく価値があります。実際に重要な3つの寸法を業者に伝えることで、業者はそれらの特徴に合わせて作業の段取りを計画し、その他の部分については柔軟に対応できるようになります。その結果、通常は価格が上がるどころか、むしろ安くなる傾向があります。.

見積もりの提出が遅れる原因となる、よくあるファイルの問題

• ソリッドの代わりにメッシュが送信された。ソリッドでは正確に加工できず、モデルを再送信する必要があるためである。.
• 破損している、または表面間に隙間があり水密性がないソリッドで、CAMへ正常にインポートできないもの。.
• 単位が間違っているか曖昧な場合。単位情報が含まれていない状態でエクスポートされたモデルが、誤った縮尺で解釈されてしまう。.
• どの部品の見積もりであるかが明記されていない状態で送られてきた見積書。.
• モデルと一致しない図面。これは通常、モデルが改訂されたにもかかわらず、図面が更新されなかったことが原因である。.
• どこにも公差が設定されていないため、工場側は推測せざるを得ず、サプライヤーごとにその推測が異なる。.
• ねじは、注記のない外観上の特徴としてモデル化されているため、加工業者にはどのねじ仕様が意図されているのか判断できません。.
• 通常、自動エクスポート設定により、解像度を下げたり、表面の一部を切り取ったりしてエクスポートされたファイル。.

これらは、モデリング上のエラーというよりは、ほとんどがエクスポート設定の問題です。ファイルを新しいドキュメントに再インポートし、適切なサイズで1つの整ったソリッドとして開くことを確認するだけで、こうした問題のほぼすべてを防ぐことができます。.

真に同時5軸加工が必要な場合

「5軸加工部品」と称される部品すべてが同時動作を必要とするわけではなく、この違いは価格に大きな影響を及ぼします。.

部品の特性	通常必要なもの	なぜ
さまざまな角度から見た、いくつかの平らな面の特徴	3+2インデックス加工	この部品は一定の角度で位置決めされ、3軸の動きで切削されます。この方法の方がプログラミングが迅速です。
インペラやブレードなどの複合曲面	5軸同時加工	ツール軸は、表面に沿うように連続的に変化しなければならない
短い工具では垂直方向に届かない深い穴	形状に応じて、同時またはインデックス付き	工具を傾けることで、より短く剛性の高いカッターを加工箇所に届かせることができます
3軸加工機では、複数の設定を必要とする機能が多数ある	3+2インデックス加工	セットアップを統合することで、累積的な位置決め誤差と操作の手間を軽減できます。
単純な角柱形状	3軸加工	多軸機能は、ここではメリットがないにもかかわらずコスト増につながる

インデックス式3+2加工は、プログラミングが迅速で動作も単純であるため、同時加工よりもコストが安くなります。業者によって見積もりに大きな差がある場合、その一般的な理由の一つとして、同じファイルに対して異なるアプローチを想定していたことが挙げられます。各業者にどのアプローチを想定していたかを尋ねれば、通常、その価格差の理由がすぐに明らかになります。.

モデルから機械への部品の移管

入念に準備されたファイルは、プロセス全体の時間を短縮します。加工業者は、修正作業を必要とせずに形状データをインポートし、確認を求めることなく公差を読み取り、お客様が重要と指定した特徴に基づいてセットアップを計画し、予防的な仮定ではなく、部品に実際に必要な要件に基づいて見積もりを提示します。.

まだ改良の途上にある設計の場合、量産を決定する前にモデルが意図したとおりに動作することを確認するには、機械加工による試作モデルが最も手っ取り早い方法となることがよくあります。当社の ラピッドプロトタイピング 当社のサービスはこの段階をカバーしており、単純なプリズム形状の部品については、多軸加工がまったく必要ない場合も多く、当社の CNCフライス加工 このサービスは、より経済的に処理します。.

Tuowei Precisionは以下を提供しています 5軸CNC加工サービス 見積もり段階で製造設計に関するフィードバックが提供されるため、金型へのアクセス、コーナー半径、公差に関する問題は、受注後ではなく、まだCADでの変更が可能な段階で明らかになります。モデルをアップロードするには 卓偉精密 また、見積書には、単一の数値ではなく、想定されるセットアップ回数や加工方法などが記載されます。.

よくある質問