肉厚とフィレット

肉厚とフィレット設計は、CNC部品において最も影響の大きい設計判断の一つです。薄すぎると加工中に変形し、荷重で割れ、低速送りと特殊工具によってコストが3倍になることもあります。これらを正しく設計すれば、すべてのオーダーでコストを節約できます。

材質別最小肉厚

以下の表は、一般的なCNC加工材質の絶対最小肉厚と推奨肉厚を示しています。「最小」は加工可能ですが、不良リスクが高く、加工が遅くなることを意味します。「推奨」は、合理的なコストで安定した生産ができる最適値です。

肉厚設計の経験則

絶対最小値以外にも、良好な壁設計を左右する複数の比率と関係があります。製造中のトラブルを避けるために、これらのルールに従ってください。

内部コーナー半径（フィレット）

すべてのCNCエンドミルは円筒形であり、鋭い内部コーナーを切削することはできません。達成可能な最小内部コーナー半径は工具半径と等しくなります。これはCNC加工における最も基本的な制約の一つであり、これを無視することは最も一般的な設計ミスの一つです。

フィレットが重要な理由

工具の幾何学：6mm直径のエンドミルは3mmのコーナー半径を持ちます。R3未満の内部コーナーを物理的に作ることはできません。より小さな半径を得るには、より小さな工具が必要です — つまり、より遅い加工、より多くのパス、より高いコストになります。

応力集中：鋭い内部コーナーは応力集中源です。繰り返し荷重下では、鋭いコーナーが疲労亀裂の起点となります。小さなフィレット（R0.5mm）を追加するだけで、応力集中を大幅に低減できます。航空宇宙や構造用途では、フィレットはオプションではなく、部品の寿命に不可欠です。

工具寿命：鋭い内部コーナーでは、工具が減速、停止、方向転換を強制され、工具摩耗が増加します。フィレット付きのコーナーでは、工具がスムーズな弧の経路を維持でき、工具寿命が延び、面粗度が向上します。

工具サイズ別最小フィレット半径

小さなフィレットのコスト

フィレット半径を一段小さくするたびに、より小さく遅い工具と、より多くの加工パスが必要になります。関係は線形ではなく、フィレット半径を半分にすると、そのフィーチャのコストが2倍以上になることがあります。

外部半径とエッジ処理

外部コーナーは内部コーナーの逆で、工具は容易に到達できるため、鋭い外部エッジは技術的に可能です。しかし、加工部品に鋭いエッジを残すことは、実践上ほぼ常に悪いアイデアです。

標準エッジ処理

業界標準のエッジ処理は、特に指定がない場合、すべての鋭いエッジに0.5mmの面取りまたはRです。多くの工場でデフォルトのバリ取り操作として自動的に適用されます。これは基本価格に含まれており、特別な注記は不要です。

面取り vs R

面取りは安く速く適用できます — 面取りフライスやスポットドリルによる1パスで処理できます。面取りは組み立てを容易にします。相手部品を位置合わせに誘導するからです。

R（外部コーナーのフィレット）は、エッジがシール、Oリング、または人間の手に接触する場合に推奨されます。Rは応力をよりよく分散させ、意匠部品では見栄えが良いです。ただし、ボールノーズエンドミルや特定のR工具が必要で、工具交換が追加されます。

抜き勾配

抜き勾配（金型から部品を取出すために垂直面に付けるテーパー）は、主に鋳造、鍛造、射出成形、板金成形の懸念事項です。CNC加工では抜き勾配は不要です — 工具はすべての方向に自由に切削でき、部品を引き出す金型がありません。

ただし、CNC特有の状況でテーパーが重要になるケースがいくつかあります：

ポケットの床面半径

エンドミルがポケットを切削すると、壁と床面の交わるコーナーに工具のコーナー半径と等しい半径ができます。これが床面半径で、図面で最も混乱を招く一般的な原因の一つです。

仕組み

標準の平底エンドミルには小さなコーナー半径があります（10mm工具でも通常R0.5〜R1.0mm）。ブルノーズエンドミルには大きなコーナー半径があります（R2〜R6mm）。ボールノーズエンドミルは工具径の半分の半径を持ちます。

ポケットの床面半径は常に工具のコーナー半径と等しくなります。平坦な床面（R0）が必要な場合、鋭いコーナーを持つ平底エンドミルが必要ですが、小さいサイズにしか存在しません。完全に平坦な床面の大きなポケットには、小さな工具でコーナーをクリーンアップする必要があり、加工時間とコストが追加されます。

コスト vs 床面半径

コスト影響サマリー

以下の表は、壁、フィレット、半径の異なる設計判断が加工コストにどのように影響するかをまとめたものです。製造に送る前に設計を見直す際のクイックリファレンスとして使用してください。

よくある間違い

これらは、顧客図面で最もよく見る肉厚とフィレットのエラーです。これらを避ければ、部品はより安く、より強く、より速く製造できます。