パトリック・チェン著 | アプリケーションエンジニア（XY加工）
2026年7月4日公開 | 正確性を確認したのは XY加工 チーム
| 簡単な回答 CNC加工による筐体のほとんどは、6061-T6アルミニウムで設計してください。この材質は加工性が良く、耐食性に優れ、EMIを遮蔽し、陽極酸化処理も容易です。剛性を確保するため、壁厚は2 mm以上とし、反りを防ぐために厚さを均一に保ち、工具では鋭い内角を削ることができないため、内角の丸みには十分な半径を設けてください。シール対策は設計の早い段階で検討してください。目標とするIP等級に合わせてOリング溝やガスケット面を設計し、蓋を繰り返し開閉する箇所には圧入式のねじインサートを使用してください。きつい嵌合部については、表面処理の影響を考慮してください。陽極酸化処理により厚みが増すため、 CNC加工 どの表面が重要であるかを特定するサプライヤー。. |
機械加工されたアルミニウム製の筐体は、一見シンプルに見えますが、実際に最初の1つを製作してみると、蓋が密閉できなかったり、コネクタの位置が合わなかったり、手に持ったときに側面がたわんだりといった問題が発生することがあります。こうした問題のほとんどは、部品の見積もりが行われる前に下されたいくつかの設計上の決定に起因しています。 素材、肉厚、密閉性、固定方法、仕上げをモデル段階で適切に決定しておけば、試作1号から正しい筐体が完成します。このガイドでは、CNC加工向けの電子機器筐体、計器ケース、堅牢な筐体を設計するエンジニアに向けて、各決定事項について詳しく解説します。.
これは、単にレンダリング画像で見栄えが良いというだけでなく、実際にフィットし、密閉性を確保し、保護機能を果たす部品を重視していることを前提としています。.
まずは適切なアルミニウムを選びましょう
機械加工される筐体の大部分において、6061-T6が適切な標準材料となります。この材料は、被削性、強度、耐食性、コストのバランスに優れており、色付けや保護を目的とした陽極酸化処理もきれいに仕上がります。 頑丈な屋外用筐体など、より高い強度が求められる設計の場合、7075も選択肢の一つとなりますが、コストが高く、陽極酸化処理後の外観も異なります。ほとんどの電子機器用筐体については、6061-T6を基本材料とし、特定の要件により変更が余儀なくされる場合にのみ、他の材料に切り替えるべきです。 当社のウェブサイトで全ラインナップをご覧ください。 資料 こちらのページで、お客様の用途に適した合金をご確認ください。.
肉厚と剛性
アルミニウムは極めて薄い肉厚まで加工可能ですが、薄いからといって剛性が高いわけではありません。筐体については、肉厚を少なくとも2 mmにするよう心がけ、取り扱い、取り付け荷重、落下などに耐える必要がある箇所ではさらに厚くしてください。同様に重要なのは、肉厚を均一に保つことです。 厚さに大きなばらつきがあると、不均一な内部応力が生じ、加工後に部品が歪む原因となり、平坦さが求められるシール面などの平坦度が損なわれてしまいます。全体的な重量を増やすことなく剛性を高める必要がある箇所では、単に壁全体を厚くするのではなく、リブやガセットを使用してください。.
工具が実際にどのように切削を行うかを考慮した設計
機械加工された筐体は、回転する工具の形状に適合していなければなりません。その際、特に重要なルールが2つあります。.
内角には半径が必要です
丸い工具では、鋭い内角を形成することはできません。すべての内角には、少なくとも工具の半径に等しい半径が生じるため、設計段階でこれを考慮に入れてください。内角の半径を大きくすれば、加工現場ではより大きく剛性の高い工具を使用できるようになり、切削速度が向上し、仕上げ品質も向上します。内角の半径を小さく指定すると、小型の工具の使用を余儀なくされ、サイクルタイムが長くなり、コストも高くなります。.
ウォッチポケットの深さとアスペクト比に注意してください
深くて狭いポケットの加工には、長くて細い工具が必要になりますが、こうした工具はたわみや振動が生じやすく、仕上げや公差に悪影響を及ぼします。可能な限り、ポケットの深さを工具径の数倍以内に抑えてください。深いキャビティの加工が避けられない場合は、サイクルタイムが長くなり、底部の公差が緩くなることを想定し、事前に加工業者と相談してください。.
シールおよびIP等級
筐体が粉塵や水を遮断する必要がある場合は、平らな蓋だけで十分だと期待するのではなく、部品自体にシール機能を組み込むように設計してください。標準的な手法は、Oリングの断面サイズと圧縮率に合わせて、嵌合面の1つに連続したOリング用溝を機械加工することです。 ネジ穴による途切れのない、清潔で平坦かつ連続したシール面こそが、実際にIP54、IP65、またはIP67の保護等級を実現するものです。目標とする保護等級は、溝の設計、平坦度の要件、および締結部材の配置場所を決定する要因となるため、早い段階で決定してください。 コネクタやケーブルの貫通部については、開口部ごとに密閉型グランドやガスケットを計画してください。なぜなら、1か所でも密閉されていないポートがあると、エンクロージャー全体の保護性能が損なわれてしまうからです。.
締結用穴およびねじ穴
アルミ製のネジ山は、蓋を何度も開閉する際に頻繁に破損する箇所です。これは、アルミ製のネジ山が摩耗し、ネジ山が削れてしまうためです。繰り返し組み立てを行う接合部には、圧入式または熱硬化式のネジインサートを使用してください。これにより、アルミに硬質鋼や真鍮製のネジ山が形成され、繰り返しの使用にも耐えることができます。 恒久的な接合部やめったに開閉しない接合部については、アルミニウムに直接タップ加工したねじ山でも問題ありません。皿頭ねじや座ぐりねじを使用すると、締結部が面一になり、これはシール面と外観の両方にとって重要です。ねじの位置は、角だけでなく周囲全体でガスケットの圧縮が均一になるように設定してください。.
仕上げと、それがフィット感に与える影響
筐体の仕上げは、単に外観を美しくするだけでなく、寸法にも影響を与えます。ビーズブラスト処理は均一なマットな表面仕上げをもたらし、一般的な前処理工程として行われますが、陽極酸化処理は耐食性、発色、耐摩耗性を付与します。ただし、陽極酸化処理ではあらゆる表面に皮膜が形成されるため、圧入穴、ねじ部、および嵌合部のクリアランスが狭くなる可能性があります。 どの表面が重要かを加工業者に伝え、追加される厚みを考慮してマスキング処理や機械加工を行ってもらうようにしてください。耐摩耗性の高い外装には、標準的なタイプ2よりも強度の高いタイプ3のハードコート陽極酸化処理が適しています。当社の 表面仕上げ これらの選択肢にはそれぞれのトレードオフがあり、加工前に最終決定を下しておくことで、未処理のアルミニウムの状態でははまるものの、陽極酸化処理後にきつくなってしまうような部品の発生を防ぐことができます。.
1個、2個、または蓋
ほとんどの筐体は、機械加工された本体と別体の蓋、2つの組み合わせ可能な半身、あるいは中空に削り出された一体型ブロックの、これら3つの構造のいずれかに分類されます。通常、本体と蓋の組み合わせ構造が最も実用的であり、明確なシール面が確保され、内部へのアクセスも容易です。 一体成形は、最も強度が高く、継ぎ目のない筐体を実現しますが、材料の無駄が多く、コストも高くなります。 分割線は慎重に決定してください。なぜなら、それがシールの位置、内部部品の取り付け方法、およびユニットのメンテナンス方法を決定づけるからです。PCB用スタンドオフ、取り付けボス、ケーブルチャネルなどの内部構造は、後付けで追加するのではなく、その決定の一環として計画すべきです。.
許容誤差：重要なもののみを指定する
標準的な加工公差であれば、筐体のほとんどの構造要素を十分に満たすことができます。 厳しい公差は、真にそれを必要とする面、すなわちシール面の平坦度、コネクタの切り欠き位置、および圧入用の穴などに限定してください。あらゆる箇所に厳しい公差を指定すると、部品の品質が向上しないにもかかわらず、コストが上昇してしまいます。良い慣行としては、図面上で2～3つの重要寸法を明確に示し、それ以外の部分はすべて標準公差で処理することです。A 精密加工 パートナーは重要な機能を担い、それ以外の部分はコストを抑えることになるでしょう。.
見積もり前の簡単なチェックリスト
- 強度、耐食性、および仕上げの要件に基づき、材料を選定・確定しました。.
- 壁の厚さは少なくとも2 mmで均一であり、剛性を高める必要がある箇所にはリブを設ける。.
- 内角には半径が設定され、深いポケットについては工具の到達範囲が確認された。.
- ガスケット表面が連続した構造の、シール方法およびIPターゲットの設計。.
- 繰り返し開け閉めされる接合部には、ねじ込みインサートが指定されています。.
- 選択した部品を仕上げ、重要な表面にはフラグを立て、陽極酸化処理によって嵌合が損なわれないようにした。.
結論として
機械加工されたアルミニウム製筐体の成否は、設計段階で決まります。まず6061-T6材を使用し、肉厚を十分に確保して均一に保ち、金型を傷めないよう内側の角に丸みを付け、筐体の実際の使用方法を考慮してシール部と締結部を設計し、加工前に表面仕上げを選択して、組み付け精度を損なわないようにしてください。 厳しい公差は、重要な箇所のみに指定してください。そうすれば、最初の試作品でも気密性が確保され、ぴったりと嵌合し、そのまま出荷できます。.
現在、筐体の設計を進めていらっしゃいますか？ 製造可能性の検討のためにモデルをお送りいただければ、正式に決定する前に、壁面、シール、または嵌合に関する問題点を指摘いたします。. レビューを書く, 、または当社のサポート内容についてはこちらをご覧ください 電子機器ハードウェアチーム.
よくある質問
機械加工された筐体には、どのようなアルミニウムが最適ですか？
6061-T6は、ほとんどの機械加工用筐体において最適な標準材料です。この材料は、加工性、強度、耐食性、コストのバランスが取れており、色付けや保護を目的とした陽極酸化処理もきれいに仕上がります。 7075は、設計上より高い強度が求められる場合にのみ選択してください。コストが高く、陽極酸化処理後の外観も異なるためです。強度、重量、仕上げに関する具体的な要件に合致する合金であることを確認してください。.
CNC加工されたアルミニウム製筐体の壁の厚さはどれくらいにするべきでしょうか？
壁の厚さは少なくとも2 mmを目安とし、取り扱い、取り付け荷重、または衝撃に耐える必要がある箇所では、さらに厚くしてください。加工後に内部応力によって部品が反るのを防ぐため、厚さを均一に保ってください。全体を厚くすることなく、特定の箇所の剛性を高める必要がある場合は、壁全体を厚くするのではなく、リブやガセットを使用してください。.
機械加工された筐体を防水にするにはどうすればよいですか？
部品にシールを組み込むように設計してください。 Oリングとその圧縮を考慮した寸法で、一方の嵌合面に連続したOリング用溝を機械加工し、そのシール面を平坦に保ち、ネジ穴によって途切れないようにしてください。目標とするIP等級は、溝の設計や締結部品の配置に影響を与えるため、早い段階で決定し、すべてのコネクタおよびケーブル貫通部には、密閉型グランドまたはガスケットを使用してください。.
アルミニウムにねじ切りをするべきか、それともインサートを使うべきか？
繰り返し開閉される接合部には、圧入式または熱硬化式のねじインサートを使用してください。これにより、アルミニウムに耐久性の高い鋼または真鍮製のねじ山が形成され、繰り返しの組み立てにも耐えることができます。アルミニウムに直接タップを切りにじ山を形成したものは、恒久的な接合部やめったに開閉しない接合部には問題ありませんが、繰り返し使用すると摩耗したり、ねじ山が削れてしまったりする可能性があります。.
陽極酸化処理を行うと、機械加工された部品の寸法は変化しますか？
はい。陽極酸化処理を行うと、すべての表面に被膜が形成されるため、圧入穴やねじ部、公差の厳しい嵌合部がきつくなる可能性があります。重要な表面には目印を付けておき、加工時にその部分をマスキングするか、被膜による厚みの増加を考慮して加工できるようにしてください。加工前に仕上げ方法を決定しておくことで、素地のアルミニウムでは嵌合していた部品が、陽極酸化処理後に嵌合しなくなるという事態を防ぐことができます。.
| 著者について パトリック・チェン — XY Machining アプリケーションエンジニア パトリックは、XY Machiningの米国電子機器およびハードウェアチーム向けに筐体設計のレビューを行い、2回目の試作が必要となる原因となる肉厚、密閉性、および嵌合の問題を洗い出しています。お見積りの前に筐体モデルのレビューをご希望の場合は、, CADファイルを弊社チームまでお送りください. |
