銅は本当に汎用性の高い金属です。銅は自然に美しく光沢のある仕上げがあり、アートワーク、キッチン用品、キッチンのバックスプラッシュ、カウンタートップ、さらには宝石に最適です。また、EDM電極などの複雑な部品を工学するための優れた材料と電気特性も備えています。
機械加工された部品に銅を使用することには多くの利点があります。銅は世界で最も汎用性の高い金属の1つであり、耐食性が高く、電気的および熱伝導性が良好です。この記事では、審美的な利点を超える銅および銅合金の処理方法、設計上の考慮事項、および処理要件について説明します。
銅加工技術
純粋な銅は、その延性、可塑性、靭性が高いため、機械加工するのが困難です。合金化銅は、その機密性を向上させ、他のほとんどの金属材料よりも銅合金が作業しやすくなります。ほとんどの機械加工された銅部は、亜鉛、スズ、アルミニウム、シリコン、ニッケルで合金化された銅で作られています。これらの合金は、鋼鉄または同等の強度のアルミニウム合金よりもはるかに少ない切断力を必要とします。
CNCミリング
銅合金は、さまざまな技術を使用して処理できます。 CNC Millingは、マルチポイントロータリー切削工具の動きと動作を管理するためにコンピューター制御を利用する自動加工プロセスです。ツールがワークの表面を回転させて移動すると、ゆっくりと過剰な材料を除去して、望ましい形状とサイズを実現します。ミリングは、溝、スロット、ポケット、穴、スロット、プロファイル、フラットなどのさまざまなデザイン機能を作成するために使用できます。
銅または銅合金のCNCフライス加工のガイドラインを次に示します。
►コモンの切断材料は、N10やN20、HSSグレードなどのカーバイドアプリケーショングループです
►切削速度を10％減らすことができます。これにより、ツールの寿命が増加します
►キャストスキンで銅鋳造合金を製粉するときは、炭化物グループツールでは切断速度を15％、HSSグレードツールで20％を減らします
CNCターニング
銅を機械加工するためのもう1つの手法はCNCターニングです。ここでは、ツールが静止したままで、ワークピースが目的の形状を作成するために動いています。 CNCターニングは、多くの電子部品および機械部品の製造に適した機械加工システムです。
費用対効果、精度、製造速度の向上など、CNCターニングを使用することには多くの利点があります。銅のワークピースを回すときは、速度を注意深く検討することは特に重要です。銅は優れた熱の導体であり、他の材料よりも多くの熱を生成し、時間の経過とともにツールの摩耗を増加させる可能性があるためです。
CNC回転銅または銅合金のヒントを次に示します。
►70°から95°の範囲でツールエッジ角を設定します
►簡単に塗りつぶされたものの、約90°のベゼルが必要です
►カットとツールエッジの角度の減少の際の深さは、ツールのストレスを軽減し、ツールの寿命を延ばし、速度を削減します
►主要な切断エッジとマイナーな切断エッジ（ツールを含む角度）の間に角度を増やすと、ツールはより高い機械的負荷に耐えることができ、熱応力が低くなります
設計上の考慮事項
銅の機械加工部品で設計する際に考慮すべき多くの要因があります。一般に、銅は高価であるため、必要に応じて銅のみを使用する必要があり、銅から部品全体を生成する必要はないことがよくあります。優れたデザインは、銅のごく一部を利用して、その異常な特性を最大化します。
銅または銅合金部品を選択する一般的な理由を以下に示します。
►高い腐食抵抗
►簡単にはんだ付けするための高電気および熱伝導率
►高い延性
►高度に機械加工可能な合金
正しい材料グレードを選択してください
設計段階では、アプリケーション用の正しいグレードの銅を選択することが非常に重要です。たとえば、完全に機械的な部分に純粋な銅を使用することは難しいだけでなく、非経済的なものでもあります。 C101（純粋な銅）は、その純度（99.99％銅）のために導電性が高くなりますが、あまり機械加工できませんが、C110は一般に処理が容易であり、したがって費用対効果が高くなります。したがって、正しい材料グレードを選択すると、設計の機能に重要なプロパティに依存します。
製造可能性のための設計
どんな素材を使用しても、DFMは常に最初に来るはずです。 Fictivでは、アプリケーションに必要な機能を保持しながら、許容範囲をできるだけ幅広く保つことをお勧めします。また、寸法検査を制限し、小さな半径で深いポケットを避け、部品のセットアップの数を制限することをお勧めします。
どんな素材を使用しても、DFMは常に最初の選択である必要があります。アプリケーションに必要な機能を保持しながら、許容耐性を可能な限り幅広く保持することをお勧めします。また、寸法検査を制限し、小さな半径の深い溝を避け、部品のセットアップの数を制限することをお勧めします。
特に、銅部品を設計する際のいくつかの具体的なベストプラクティスを次に示します。
►最小壁の厚さは0.5 mmです
►CNCミリングの最大部品サイズは1200*500*152mmで、CNCターニングの最大パーツサイズは152*394mmです
►アンダーカットの場合は、正方形のプロファイル、完全な半径、またはdovetailプロファイルを保管してください
完成した銅
機械加工が完了した後、どのプロセスがニーズに最適かを決定する際に考慮すべき多くの要因があります。表面仕上げ制御の最初のステップは、CNC加工プロセス中です。特定のCNC加工パラメーターを制御して、機械加工された部分の表面品質を変更できます。たとえば、鼻半径やツールコーナー半径などです。
柔らかい銅合金と純粋な銅の場合、仕上げの品質は、鼻の半径に直接かつ大きく依存します。柔らかい金属の適用を防ぎ、表面の粗さを減らすために、鼻半径を最小限に抑える必要があります。そうすることで、ノーズ半径が小さくなるとフィードマークが低下するため、高品質のカット面が作成されます。従来の鼻半径ツールと比較して、ワイパーインサートは、飼料速度を変更せずに表面仕上げを改善できるため、選択のツールです。
また、後処理で部品仕上げ要件を達成することもできます。
►マニュアル研磨 - 労働集約的ですが、研磨は魅力的な仕上げを生み出します
►mediaサンドブラスト - これにより、均一なマット仕上げが作成され、小さな欠陥が隠されます。
►電気拡張 - 信じられないほどの導電率のために銅の仕上げに最適で、銅を明るくします。
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