この記事では、「エンド」という言葉は、すべての CNC ルーター切削面を指すために使用されます。業界では、さまざまな種類のエンドが、エンド、ビット、エンドミル、カッター、ドリルなどと呼ばれることがあります (いくつか例を挙げると)。これらの名前の中には、特定のエンドに適切なものもありますが、わかりやすくするために、この記事ではすべてをまとめて「エンド」と呼びます。
CNC ルーターで使用する材料を選択するには、希望する最終部品以外の要素も考慮する必要があります。ルーターはさまざまな材料にさまざまな影響を与え、使用する最終製品や機械の設定によって異なります。ルーター自体、特に使用する最終製品は、材料の影響を受けます。標準外の材料で作業することを決定するときは、使用可能な材料のオプションを理解し、既知の材料の挙動から予測を立てることが重要です。
ウッズ
CNC ルーターで加工できる木材にはさまざまな種類があり、その特性の多様性を過小評価してはいけません。木材は、硬度、靭性、剛性、密度など、さまざまな特性を持っています。ただし、すべての木材は、天然ポリマーのセルロースとリグニンの複合体で、ある程度の樹液や樹脂が含まれています。
木材の水分含有量によって特性が変わることを覚えておくことが重要です。一般的に、水分があると木材は柔らかくなり、柔軟性が増し、密度が増し、接着性が高まります。ルーターで使用する木材は常に乾燥した環境で保管し、乾燥した状態で切断する必要があります。
当然のことながら、さまざまな特性を持つ木材は、CNC ルーターで使用するのに非常に理想的です。木材は、通常のスチール製ルーターの端材に比べて硬度が低いため、機械の摩耗はほとんどありません。また、木材は延性が非常に低いため、切り取られた木材は小さな破片に砕け、作業エリアから簡単に投げたり掃除機で吸い取ったりできるため、端材は比較的冷たいままです。
木材の種類
• 針葉樹：松、杉、モミ。
• 広葉樹：オーク、メープル、チェリー、クルミ。
• エンジニアードウッド：合板、MDF（中密度繊維板）、パーティクルボード。
注: オペレーターは、密度の高い木材や硬い木材に使用する材料除去率をそれに応じて下げることを想定する必要があります。
複合積層板および合板
どのような方法で材料を切断する場合も、まず材料の破損メカニズムを考慮する必要があります。積層複合材 (カーボン ファイバー レイアップ、一部のグラスファイバー、合板など) の場合、注意すべき破損メカニズムは層の剥離です。これは、材料のどの端でも、端をこじ開けて、できた亀裂の挙動を観察することでテストできます。
1. 亀裂は常に最短経路で表面まで広がります – 層間破壊。
2. 亀裂がシートの平面内に広がる – 層間剥離による破損。
剥離により破損する材料の場合、ルーティング中に端が裂けて垂直方向に曲がる可能性があります。この結果を防ぐために、圧縮端の使用をお勧めします。
圧縮端は、上部の下向きの螺旋状の切断刃と、下部の上向きの螺旋状の切断刃を組み合わせたものです。つまり、切断中に切断される材料の上部と下部の表面が中心に向かって圧縮され、圧縮時の材料の強さが、引張時のひび割れの弱点に抵抗することになります。
圧縮端は除去された材料を上または下ではなく横方向に押し出すため、材料は露出したエッジに沿ってのみ除去できることに留意してください。
複合材料の種類
• グラスファイバー: 強化プラスチック。
• カーボンファイバー: 高い強度対w8比。
• フェノール：耐熱性、耐久性に優れています。
ご注意ください 端部の 2 つの切断方向間の圧縮ゾーンが材料の中央に位置する必要があります。
- 複合要素は、共同で、また個別に検討する必要があります。
- 複合材料のマトリックスがポリマー樹脂である場合は、そのタイプのプラスチックに適した考慮事項を適用します。
- 複合材に研磨繊維や粒子が含まれている場合は、適切に硬化したルーターの端と冷却を使用して摩耗を軽減します。
プラスチック
泡
ポリマー フォームは CNC ルーティングに使用でき、端に目立った摩耗が生じないという利点があり、カスタム パッケージ、美観、テスト ジオメトリ、または低リスクの練習用に複雑な形状を作成できます。これらの材料の特徴は、せん断強度が低いため、すばやく簡単に切断できることです。
これらの材料を選択する場合、フォームの引張強度がせん断強度よりもさらに低いと、きれいに切断されたチップではなく、塊が引き裂かれる可能性があります。また、比較的強靭で柔軟なフォームの破片が引き裂かれ、ルーターの端に巻き付く可能性もあります。
このリスクがあるまれなフォームの場合、研磨剤や浅い端ではなく、鋭い切断端を高 RPM で強力なチャネルとともに使用するようにしてください。ただし、硬いフォームは、変形を防ぐために切断する代わりに研磨する場合があります。
軟質プラスチック
軟質プラスチック (低密度ポリエチレンなど) は、相対的な尺度で定義されます。つまり、切断すると「カール」または非常に長いチップを生成するポリマーです。つまり、硬さは低く、延性が高いと考えられます。軟質プラスチックは融点も低く、高温時に切断すると曲がって寸法公差が失われる傾向があることに注意してください。この傾向は、周囲温度を低くし、ファンを使用し、浅く切断することで軽減できます。刃先がフルートの数が少ないか、溝があまり強くないと、長いカールによる詰まりの問題を軽減できます。
硬質プラスチック
硬質プラスチック (ポリメチルメタクリレートなど) は、相対的な尺度で定義されます。つまり、切断すると、端が折れた短い破片が生成されます。つまり、硬質プラスチックはより硬く、小さな粒子を除去する方が簡単なため、端があまり強くない状態で切断できます。ただし、過熱の問題は依然として発生しやすくなります。
硬質プラスチックは、過熱しても全体としては変形しにくいですが、切断面が溶けたり劣化したりして、ルーターの端に焦げたプラスチック材料が蓄積し、切断ができなくなります。周囲温度を低くし、ファンを当て、浅く切ることで、この傾向を軽減できます。
プラスチックの種類
• アクリル: 透明、カラフル、丈夫。
• ポリカーボネート: 耐衝撃性に優れ、透明です。
• PVC (ポリ塩化ビニル): 耐久性があり、多用途に使用できます。
• HDPE (高密度ポリエチレン): 軽量で湿気に強い。
金属
ほとんどの場合、ルーターで切断できる金属はアルミニウムだけです。アルミニウムの高 Si 合金の中には非常に硬いものもあるため、ミルでのみ使用する必要があります。
アルミニウムは、通常の端で切断すると長いカールが生じ、十分なクリアランスがない場合には、多くの場合、詰まりの原因になります。アルミニウムを許容差の少ない状態で切断する必要がある場合は、特殊なチップブレーカー端を使用する必要があります。この種類の端は、研磨端と多数の溝のある切断端の中間の特性を持ち、「ダイヤモンド」菱面体表面パターンを備えています。これにより、1 回の切断回転中に単一の切断面が広範囲の材料と接触し続けることがなくなり、除去された材料が多数の個別のチップに分割されます。
金属の硬度と拡散冷却は周囲温度に敏感なので、作業スペースの温度が制御されていない場合は、ルーターの正しい設定が変わる可能性があることに注意してください。熱が蓄積すると、軟化により端部が急速に摩耗し、金属の表面がより延性になり、きれいで正確な切断ではなく「汚れた」変形が発生します。比較的ゆっくりと切断し、冷却ファンを使用してください。
稀に、アルミニウム以外の金属を配線する場合もあります。
- 真鍮の合金の中には、細心の注意を払ってルーティングする必要があるほど柔らかいものもあるため、その目的のために特別に設計された非常に硬い端部と CNC パスを選択してください。
- 理論的には、純銅、金、鉛などの非常に柔らかい金属もルーティングできます。
- 柔らかい純金属のような密度が高く、非常に展性のある材料の場合は、溝の少ない強力な切断端を選択します。
- 柔らかい純金属のような密度が高く、非常に展性のある材料の場合は、溝の少ない強力な切断端を選択します。
金属の種類
• アルミニウム: 軽量、耐腐食性。
• 真鍮: 装飾性があり、切断しやすい。
• スチール: 強くて耐久性があります。
• 銅: 導電性があり、柔らかい。
石と陶器
堆積岩や一般的なセラミック（花崗岩、砂岩、タイル）のような靭性が低い非常に硬くて硬い材料は、硬い研磨端を使用してルーティングできます。
これらの端部は、研磨剤としてダイヤモンド粒子が埋め込まれた金属で作られていることがよくあります。靭性が非常に低いタイルの場合は、HSS または超硬合金製の浅く密に溝が切られたチップブレーカー端部が適している場合があります。
一般的に、これらの材料にレリーフのディテールや複雑なエッジ パターンが必要な場合、CNC ルーターが使用されます。石材やセラミック材は硬度が高く熱伝導率が低いため、大量の熱が発生し、表面や除去された粒子によって伝導される熱はごくわずかです。つまり、ルーターの端に熱が蓄積することが大きな問題となります。直接水冷することをお勧めします。
石材と陶器の種類
• 大理石: エレガントで、比較的柔らかい。
• 花崗岩: 硬く、耐久性があります。
• セラミックタイル: 硬くて脆い。
CNC ルーター プロジェクトで望ましい結果を得るには、適切な材料が重要な要素です。各材料には独自の特性があり、特定のツール、速度、およびテクニックが必要です。このガイドで概説されているベスト プラクティスに従うと、CNC ルーターの機能を最大限に活用できます。
