棒材と板材の比較：CNC加工のための選択方法

棒材と板材は、機械加工で使用される2つの一般的な原材料です。プロトタイプ、少量生産部品、または通常の工業部品のいずれであっても、CNC機械加工前の出発材料として使用されます。

この記事では、棒材と板材の違い、基本的な概念、一般的な種類、CNC加工部品により適した材質の選び方について説明します。

バー・ストックとは？

棒材は長い断面で供給される原材料で、通常、断面形状は比較的一定している。断面によって、丸棒、角棒、六角棒、平棒などが一般的な形状である。

機械加工では通常、棒材を必要な長さに切断してから部品のブランクとして使用する。シャフト、ピン、ブッシュ、コネクター、ねじ部品などによく使われる。これらの部品は、基本的な形状がバーストックの元の形状に近いことが多いからだ。

棒材の一般的な形状とは？

棒材は断面形状によって分類できる。一般的な形状には、丸棒、角棒、六角棒、平棒などがある。それぞれの形状は、異なる加工方法と部品形状に適しています。

丸棒は最も一般的な形状で、シャフト、ピン、ブッ シング、スリーブ、ねじ部品などによく使われる。角棒は、ブロック状の部品、コネクター、多面加工が必要な部品に適しています。六角棒は、ナット、継手、バルブ部品、またはレンチの平らな部分が必要な部品によく使われます。フラットバーは、細いブラケット、帯状の部品、単純な構造部品によく使われます。

棒材はどのように作られるのか？

棒材は、材料、要求されるサイズ、表面状態、機械的性質に応じて、いくつかの製造工程を経て生産される。一般的な方法には、熱間圧延、冷間引抜、押出、鍛造などがある。

熱間圧延棒材は、標準的な寸法と一般的な機械的特性で十分な場合によく使用されます。冷間引抜棒材は通常、寸法精度が高く、表面仕上げが滑らかで、真直度が向上しているため、より安定した機械加工が必要な部品に適している。押し出し棒材は、アルミニウムや一部の非鉄材料に一般的ですが、鍛造棒材は、より高い強度や改善された結晶粒構造が必要な場合に使用されます。

CNC加工では、棒材の製造工程が表面状態、寸法の一貫性、内部応力、切断中の材料の安定性に影響することがあります。そのため、材料の形状や供給状態は、部品の形状や公差の要件とともにチェックする必要があります。

棒材の種類

棒材は、部品の設計や加工方法に応じて、さまざまな断面形状で供給することができます。最も一般的なタイプは、丸棒、角棒、六角棒、フラットバーなどです。

丸棒

丸棒は断面が円形で、最も一般的な棒材のひとつである。シャフト、ピン、ブッシュ、スリーブ、ねじ部品などによく使われます。

スクエア・バー

角棒は断面が正方形で、ブロック状の部品、スペーサー、コネクター、多面加工が必要な部品などによく使われる。

六角棒

六角棒の断面は6面。ナット、継手、バルブ部品、ねじコネクター、レンチの平らな部分が必要な部品によく使われる。

フラットバー

フラット・バーは、長方形で幅が狭く、比較的平らな断面を持つ。帯状の部品、幅の狭いブラケット、単純な支柱、小さな構造部品などによく使われる。

プレートストックとは？

板材とは、平板または厚板で供給される原材料のことで、通常、長さ、幅、厚さによって定義される。厚さや用途によって、薄板、中板、厚板、精密板などに分類される。

CNC機械加工では、板材を必要な外形やサイズに切断してから、フライス加工、ドリル加工、溝加工、プロファイル加工を行う。フランジ、ブラケット、ハウジング、ベースプレート、マウンティングプレート、カバーなどによく使われる。

板材の種類

板材は、部品サイズ、加工要件、材料等級に応じて、さまざまな厚さ範囲と表面状態で供給することができます。一般的なタイプには、薄板、中板、厚板、精密板などがあります。

シート

シート材は板材を薄くしたもので、通常、軽量部品、カバー、パネル、単純な平面部品に使用される。機械加工では、シート材は大きな厚みや深いフライス加工を必要としない部品に適している。

中皿

ミディアム・プレートは、シート材よりも厚みと強度が必要なCNC機械加工部品によく使用される。ブラケット、フランジ、マウンティングプレート、一般的な構造部品によく使用されます。

厚板

厚板は、より深い加工、より強固な部分、より複雑なフライス加工を必要とする部品に対して、より多くの材料厚を提供します。ハウジング、ベースプレート、ツーリングプレート、ポケットや段差のある部品に使用できます。

精密プレート

精密厚板は、より厳密な厚み制御、より優れた平坦度、または改善された表面状態で供給されます。機械加工前の寸法安定性、表面品質、正確な平坦面が重要な場合によく使用されます。

バーストックとプレートストック：主な違い

棒材と板材の違いは、外形だけではありません。CNC加工では、素材の形状がブランクの準備、加工方法、材料の利用、治具、コスト評価に影響します。通常、棒材と板材を比較する場合、以下の要素が最も重要です。

ファクター	バー・ストック	プレートストック
形状とサイズ	円形、正方形、六角形、平らな形など、断面が比較的一定している長尺の断面。	通常、長さ、幅、厚さによって定義される平らなシートまたはプレートの形状。
加工方法	旋削、穴あけ、タッピング、切断、軽度のフライス加工によく使用される。	フライス加工、ドリル加工、溝加工、プロファイル加工、ポケット加工によく使用されます。
材料利用	シャフト、ブッシング、コネクター、通常の長い部品や円筒形の部品により効率的。	フランジ、ブラケット、ハウジング、ベースプレート、平らな部品や幅の広い部品により効率的
固定	長いストックの保持や回転加工、特に旋盤加工部品に適しています。	特に穴、スロット、平面など、平らな治具と多面加工に適しています。
コストへの影響	部品形状が棒材に近い場合、材料除去と加工時間の短縮が可能。	部品形状が板材に近い場合、ブランクの無駄とフライス加工時間を削減できる。

形状とサイズ

棒材は通常、断面形状と長さが主な特徴である長い断面で供給される。丸棒、角棒、六角棒、平棒が一般的な形状で、長い素材から個々のブランクを切り出すのに適している。

板材は主に平面寸法と厚みによって定義される。フランジ、ブラケット、ハウジング、ベースプレートなど、広い表面、一定の厚み、幅広い形状を必要とする部品に適しています。

加工方法

棒材は、旋盤加工部品、特に外径、内径、肩、ねじが含まれる部品によく使われる。ドリル、タップ、切断、軽いフライス加工も可能だが、その主な利点は通常、長尺部品や回転部品に見られる。

板材は以下の用途に適している。 CNCフライス加工 フェーシング、プロファイリング、スロッ ト加工、ドリル加工、ポケット加工など。大きな加工面や複数の穴パターンを必要とする部品には、板材がより実用的なブランクとなることが多い。

素材利用

基本的な部品形状が、円柱、長尺断面、または規則的なプロファイルに近い場合、バーストックは多くの場合、不必要な材料除去を減らすことができます。シャフト、ピン、ブッシング、コネクターなどは、通常、棒材からの加工がより直接的です。

基本的な部品の形状が平らであったり、板状であったり、幅が広かったりする場合は、通常、板材の方が合理的である。 フランジブラケット、マウンティングプレート、ハウジングは、材料の無駄を抑えながら、板材から加工しやすい場合が多い。

固定

棒材は、長ストック保持、切断加工、回転加工に適している。旋盤加工部品の場合、固定工程は通常より直接的です。

板材は、平らな治具に適しています。穴、溝、段差、大きな平面のある部品には、板材を使用すると安定した加工基準を確立しやすくなります。

コストへの影響

棒材や板材の購入価格は、材質、サイズ、供給条件によって異なる。しかし、CNC機械加工では、在庫の形状が最終的な部品の形状に近いかどうかによっても、最終的なコストが変わります。

ストック形状が適切であれば、材料除去、段取りステップ、加工時間を短縮できることが多い。一方、板材からシャフトのような部品を加工したり、棒材から大きな平らな部品を加工したりすると、材料の無駄が多くなり、加工時間が長くなります。

バー・ストックとプレート・ストックの長所と短所

棒材と板材は、それぞれCNC加工において利点がありますが、どちらもすべての部品に適しているわけではありません。適切な選択は、部品の形状、加工工程、材料のサイズ、除去する材料の量によって異なります。

バー・ストックの利点

棒材は、長い断面や規則的な断面から始まる部品に便利である。シャフト、ピン、ブッシュ、スリーブ、コネクター、ねじ部品などによく使われる。これらの部品は丸棒、角棒、六角棒の形状に合うことが多いからだ。

旋盤加工部品の場合、バーストックは加工工程をより直接的にすることができる。材料を長さに合わせて切断し、しっかりと固定して、旋盤加工、ドリル加工、タッピング加工、カットオフ加工を施すことができる。

バー・ストックの限界

バー・ストックは、大きな平らな部品、幅の広いプロフ ァイル、広い表面にわたって広範囲なフライス加工が必 要な部品には適していない。平らなブラケット、ハウジング、ベースプレートがバーストックから加工される場合、より多くの材料を取り除く必要があるかもしれません。

棒材は、大きな幅や広い表面積を必要とする部品の加工開始サイズを制限することもある。そのような場合、板材の方が準備や加工が簡単なことが多い。

厚板ストックの利点

板材は、平らな面、幅広のプロファイル、穴パターン、スロット、ポケット、またはフライス加工された輪郭を持つ部品に便利です。フランジ、ブラケット、ハウジング、マウンティングプレート、カバー、ベースプレートなどによく使用されます。

フライス加工では、板材が実用的なブランクとなる。形状に合わせて切断し、平らな面にクランプし、部品の設計に応じて片面または多面から加工することができます。

プレートストックの限界

長い部品、丸い部品、シャフトのような部品には、板材は必ずしも効率的ではありません。これらの部品を板材から加工すると、不必要な無駄が生じたり、切削時間が長くなったりすることがあります。

厚い板材は、部品に深いポケットや大きな材料除去、厳しい平坦度が要求される場合、より慎重なセットアップが必要になることもあります。最終的な加工コストは、板材のサイズと除去が必要な材料の量に左右されます。

棒材と板材の一般的な産業用途

棒材と板材は多くの機械加工プロジェクトで使用されていますが、その用途は業界や部品の形状によって異なることがよくあります。棒材は、円形、直線状、または規則的なプロファイルから始まる部品でより一般的ですが、板材は、平坦、幅広、またはフライス加工された部品に使用されることがよくあります。

自動車・運輸

自動車や輸送のプロジェクトでは、シャフト、ピン、スペーサー、ねじ切りコネクター、小さな旋盤加工部品に棒材がよく使われます。これらの部品は通常、安定した寸法と再現性のある旋盤加工が要求されます。

板材は、ブラケット、取り付け板、フランジ、カバー、構造支持部品などによく使用される。これらの部品は、しばしばフライス加工を必要とする、 ボーリング取り付け穴や平らな組立面を作るために、溝加工やプロファイル加工を行う。

産業機器

産業用機器では、ブッシング、スリーブ、ガイドピン、ローラー、継手、機械加工コネクターなどに棒材がよく使われる。これらの部品は規則的な形状をしていることが多く、旋盤加工、ドリル加工、タッピング加工に適しています。

プレート材は、ベースプレート、マシンブラケット、フィクスチャープレート、ハウジング、機器パネルなどに広く使用されています。広い表面、穴パターン、またはフライス加工されたポケットを必要とする部品に実用的な形状を提供します。

電子・電気部品

電子・電気機器用途では、特に銅、真鍮、アルミニウムが必要な場合、バーストックは小型コネクター、導電ピン、スペーサー、精密旋盤加工部品に使用できます。

板材は、エンクロージャー、ヒートスプレッダー、マウンティングプレート、カバー、パネルなどによく使用されます。部品が平らな表面、制御された厚さ、組み立てのための広い面積を必要とする場合に便利です。

航空宇宙および精密部品

航空宇宙や精密機械加工では、軽量シャフト、ピン、ブッシング、ファスナー部品、小型の高強度部品にバーストックを使用することがあります。多くの場合、材料等級、公差要件、部品の形状によって選択されます。

板材は、ブラケット、構造用プレート、ハウジング、パネル、フライス加工された軽量部品などによく使用されます。これらの部品では、厚さ、平坦度、材料の安定性が加工前に重要になることがあります。

CNC加工用棒材と板材の選び方

棒材と板材のどちらを選ぶかは、材種だけで決めるべきではありません。より良い選択は通常、部品の形状、加工方法、在庫サイズ、材料の用途、およびコスト目標によって決まります。

部品形状

部品の形状は、最初にチェックすべき要素である。部品が長かったり、丸かったり、断面が規則的だったりする場合は、棒材が適していることが多い。部品が平らで、幅が広く、加工面が大きい場合は、通常、板材の方が準備も加工も簡単です。

加工方法

加工工程も、素材の選択に影響する。主に旋盤加工、ドリル加工、タッピン グ加工、切断加工が必要な部品は、棒材が適してい ることが多い。フライス加工、スロット加工、ポケット加工、プロファイル加工、複数の穴位置を必要とする部品は、通常、板材が適している。

素材使用

最終的な部品形状に近いストック形状は、不必要な材料除去を減らすことができる。例えば、シャフトのような部品は通常、棒材からの方が効率的であり、フラットブラケット、フランジ、ベースプレートは通常、板材からの方が効率的である。

コストと生産効率

低コストの選択は、必ずしも安価な原材料とは限らない。CNC加工では、総費用は切削時間、セットアップの複雑さ、材料の無駄、加工中の部品の保持のしやすさにも左右される。両方の形態が可能な場合、より良い選択は通常、加工経路をより単純に保つ方である。

結論

棒材と板材は、どちらもCNC機械加工用の一般的な素材形状ですが、それぞれ適した部品形状や加工ルートが異なります。棒材は長い部品、丸い部品、規則的な形状の部品によく使われ、板材は平らな部品、幅の広い部品、フライス加工された部品に適しています。

適切な選択は、部品の形状、加工方法、在庫サイズ、材料の使用、およびコスト目標によって決まる。ほとんどの場合、より良いストック形状とは、不必要な切削を減らし、必要なCNC工程に実用的なスタートブランクを提供するものです。

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