電子機器エンクロージャ・ヒートシンク・精密部品のCNC加工：図面に何を指定し、何を確認すべきか

公差は機能クラスごとに設定する。一律の数値でまとめない

図面上のすべての部位に単一の公差を約束する見積もりは、公差の実際の仕組みを説明したものではない。達成可能な公差は部位の重要度に追従する。一般の非重要部は±0.05 mm〜±0.127 mmで対応できる一方、重要部は±0.005 mm〜±0.0127 mmまで厳しくなる²⁴。同じ図面がこの範囲の両端を併せ持つこともある。±0.005 mm、Ra 0.4 µmに管理されたベアリング穴の隣に、±0.05〜0.127 mmが許容される非重要な取り付け部位が並ぶという具合である²⁴。この幅があるからこそ、工場全体の画一的な数値ではなく、機能クラスごとに寸法を指定する必要がある。±0.001"を加工公差として掲げるサプライヤー²⁹ は、能力主張を述べているのであって部位ごとのコミットメントを述べているのではなく、その数値がすべてのサプライヤーですべての部位で達成できるとする根拠は、ソース上確立されていない^24,29。厳しい公差呼び出しは組立上必要な部位だけに書き、それ以外は緩いクラスに任せるのがよい。

機能に応じて表面処理を選び、適用規格で指定する

表面処理はそれぞれ役割が異なるため、色や外観だけを指定した呼び出しでは、サプライヤーが推測することになる。MIL-DTL-5541準拠のクロメート処理は、アルミニウムに導電性と耐食性を備えた皮膜を与え、EMIグランディングに用いられる²⁰。MIL-A-8625準拠のアルマイト処理 Type II/IIIはアルミ部品に適用され、複雑形状で摩耗が問題になる面にはハードアルマイトが使われる²⁰。ASTM A967準拠の不動態化はステンレスから遊離鉄汚染を除去する処理で、真空環境で使われる部品にとって重要である²⁰。無電解ニッケルめっきは複雑な曲面形状に均一に皮膜を形成でき、これが電解めっきに対する利点である²⁰。ビードブラストは複合曲面を含むすべての面に均一なつや消し仕上げを与え、外観をそろえるためアルマイト処理の前工程として指定されることも多い²⁰。一つの部品での現実的な使い分けの例として、アルミエンクロージャの蓋は耐摩耗用にType II/IIIのアルマイト処理を施しつつ、グランディングパッドはマスキングしてMIL-DTL-5541準拠のクロメート処理とすることができる²⁰。何も指定しない場合の基準仕上げは、標準のミリング仕上げ（as-milled）である³¹。適合すべき規格を明示しない表面処理指定は退けてよい。規格こそが表面処理を検査可能なものにするからである。

粗さは工程経路ごとに指定する。部品全体に一つのRaを付けない

表面粗さは工程と工具戦略に追従するため、曲面と平面に単一のRa値を一律に書いても、機械が実際に出す仕上げとは一致しない。標準のミリング仕上げ（as-milled）は各工程経路の中で最も粗い³¹。曲面の5軸加工を最適化すればas-machinedでRa 0.4〜1.6 µmに達し、自由曲面では同等の3軸仕上げより良い結果が得られる²⁰。5軸加工後の平面データム面に精密研削を施せばRa 0.1〜0.2 µmに達し、シール面や光学グレードの基準面に用いられる²⁰。一つの部品では、5軸加工後に研削されたシール面がRa 0.1〜0.2 µmに達する一方、周囲の自由曲面はas-machinedのRa 0.4〜1.6 µmのままである²⁰。厳しい呼び出しは封止や位置決めを担う面に置き、自由曲面はas-machinedの値に任せるのが実際的である。

部品群に機械種を対応させ、サプライヤーがその機械を実際に運用しているか確認する

部品群ごとに必要な工程は異なる。自由曲面のエンクロージャ面は、より良いas-machined仕上げをもたらす5軸の工具角度から利点を得る²⁰。旋削インサートやコネクタには旋盤加工が必要で、微細形状にはワイヤ放電加工や研削が必要になる場合がある²¹。工程リストが3軸ミリングで終わっているサプライヤーは、曲面エンクロージャ面について、5軸同時加工をquoteするサプライヤーとは異なる仕上げ結果しか出せない²⁰。どの機械で加工するかを尋ね、その工場が実際にその機械を運用していることを確認すること。5軸同時加工機を含む30+のCNCセンターを挙げるサプライヤー²⁹ は自社設備を述べているのであって市場の標準を述べているのではなく、その設備の生産能力、スピンドル数、能力が専有か共有かは、ソース上確立されていない²⁹。機械種は見積もりの基礎となる時間単価も決める。これが次に確認すべき点である。

合金やポリマーが加工後に平面度を維持できるか確認する

一部のポリマーは加工後に内部応力を緩和し、数時間から数日後に平面度を失う。このため、厳しい公差を要求する組立が規格外れに陥る。PEEKは文書化された事例である。加工直後は寸法的に問題なく見えても、内部応力の緩和に伴って反ることがあり、薄肉形状が特に弱く、カーボン充填やガラス充填グレードでは微細割れや欠けが現れることがある¹⁴。その結果は手直し、廃棄、または現場での故障として購入者に及ぶ¹⁴。厳しい平面度呼び出しで加工される薄肉のPEEK絶縁体は最も曝露される部品であり、図面には平面度の数値だけでなく、焼きなまし（応力除去）や加工後の保持工程が必要である¹⁴。金属側では、サプライヤーは6061、6061-T6、2024、5052、6063、6082、7075、7075-T6などのアルミニウム合金、C101、C103、C110の銅、ベリリウム銅、真鍮、ステンレス、FR-4を含むプラスチックを材質として挙げている¹²。挙げられたすべての材質があらゆる在庫形状で入手できるのか、ミル証明書が標準で付くのかは、ソース上確立されていない^12,24。図面を発行する前に、材質ごとに在庫形状と証明書類を確認すること。

検査と文書のパッケージを発注書に書き込む

証明書類と検査手段はサプライヤーの申告に依存し、工場ごとに異なる。したがって標準で付くものと仮定せず、要求する文書を明示すること。ISO 9001だけを挙げてFAI、材料証明書、RoHS宣言のない見積もりは、顧客から求められたときに提示すべき書類を欠いた状態を意味する。

見積比較の前に工程ごとの加工時間を価格化する

時間単価は機械種によって大きく異なり、段取り、プログラミング、検査は個別に見積もられるか、部品単価に織り込まれる²¹。つまり同じエンクロージャの二つの見積もりは、工程経路が確定するまでは比較可能ではない。3軸の1時間が$40〜75であるのに対し、5軸の1時間が$75〜150という差は、同一部品の二つの見積もりの差の大半を説明する²¹。

二次加工と組立工程を見積依頼（RFQ）に盛り込む

加工が最終工程であることはまれである。インサート埋め込み、タップ加工、皿穴加工、溶接、組立は部品がそのまま据付け可能な状態で届くかどうかを決める。加工しかできないサプライヤーは、完成した組立品を納入できない。

同一物性に関するソース間の相違がある部位

二つの物性についてはソースごとに記述が異なり、いずれもその差が図面の呼び出しや見積比較を変えるのに十分な幅を持つ。根拠はいずれも解決していないため、確立値として扱わず、個別のサプライヤーと工程経路に対して確認すべき事項として扱うこと。

ソースが確立していないこと

• 電子機器エンクロージャまたはヒートシンク専用の標準生産公差範囲を述べたソースはない。
• 加工部品の粉体塗装や電子機器向けEMI/RFIシールド表面処理について、実測値を示すソースはない。
• 微細穴、薄肉フィン、細溝について達成可能な最小工具径または最小形状寸法を述べたソースはない。
• すべての材質を通じた標準提供として、在庫形状やミル証明書の提供を述べたソースはない。
• CNC加工部品に特化した光学検査または画像検査を述べたソースはない。
• 試作と小ロットと大量生産のそれぞれについて、金型/NRE費用または単価を示すソースはない。
• 月産能力、スピンドル数、能力が専有か共有かを述べたソースはない。
• バリ取り、圧入、超音波洗浄、サブアセンブリ、ESD対応梱包に特化して言及したソースはない。
• 薄肉フィンの加工や接合界面の表面仕上げなど、ヒートシンク固有の加工要件を扱ったソースはない。
• 精密部品の微細形状加工要件を扱ったソースはない。