三次元形状の簡略化とフィレット統一で加工パスを最短化するCAD術

はじめに：製造業のデジタル変革における三次元形状の最適化

近年、製造現場ではデジタル化の波が急速に押し寄せています。
ですが、日本の多くの製造業工場は、依然として昭和時代から受け継いだアナログな慣習や手法を色濃く残しています。
特に、製品の三次元形状データ（3D CAD）をベースにした加工指示や設計変更の場面では、「複雑なモデルの無駄なこだわり」や「意図不明なフィレット（面取りやR）」が現場作業の効率を低下させていることが多いです。

本記事では、現場目線で「三次元形状の簡略化」と「フィレットサイズの統一」がもたらすメリットをありのまま伝え、CADを活用した“最短の加工パスを生み出すコツ”に迫ります。

なぜ三次元形状の簡略化が重要なのか

1. 加工パスの短縮と歩留まり向上

三次元形状が複雑で細分化されていると、CAM（Computer Aided Manufacturing）で生成される加工パスも自ずと複雑化します。
これは、工作機械の稼働時間が増すだけでなく、多軸制御や工具交換の手間、パス補正時のミス増加など、結果的に不良品発生リスクを招きます。

現場では、以下のような課題が頻発します。

– 無意味な小さな凹凸の指示による加工負荷増加
– 異なるフィレットサイズ併用で工具交換回数が増加
– 加工データ生成の二度手間、三度手間

実はCAD上で“加工しやすい形状”を追求することが、そのまま生産性の高い現場運営につながるのです。

2. コミュニケーションギャップの解消

設計部門が“こだわり”で作り込んだ微細なディテールも、生産現場の加工技術やコスト、リードタイムと合致しないことが多々あります。
このズレが、設計—生産—調達—サプライヤー間の無駄な図面修正や、量産前トラブルを呼び込む最大の要因です。

加工パスを意識した三次元形状の簡略化は、社内外バイヤーとサプライヤー、そして現場作業者とのズレを減らす強力な武器となります。

フィレット形状統一の真価

1. 工具の標準化によるコスト削減

部品角部のフィレット（丸み）は、部品強度や応力分散のために重要ですが、意味もなく大小様々なフィレットRを与えるのは、現場泣かせです。

なぜなら、フィレットサイズごとに工具セットが異なり、工具径や加工パスも変わるため、現場では以下のような課題が起こりやすくなります。

– 工具交換や在庫管理、段取り工数の倍増
– 工程飛ばし・加工ミスの増加
– コスト・リードタイムの不透明化

フィレットを複数箇所で統一するだけで、市販工具の標準Rを流用でき、工具在庫や加工条件の共通化によって部品コストと納期の圧縮が実現できます。

2. バイヤー・サプライヤー双方の視点

バイヤーにとってはサプライヤーの加工負荷を減らす（交渉材料になる）、サプライヤーにとってはバイヤーの意図をくみ取り最低限の加工で済ませる——
すなわちフィレットの統一は、業界全体の無駄を省き、WIN-WINの関係構築を生み出します。

加工パスの“最短化”を実現するCADモデリング術

1. 必要最小限の形状で設計する

CADモデリングでは、「あとで付加的なディテールは追加できるが、最初から複雑だと削除が大変だ」という原則があります。
現場目線では、機能や強度上どうしても必要な箇所以外はフラットな面や直角エッジで設計し、その上で必要箇所だけフィレットや凹凸を付与する“引き算の発想”が有効です。
最小限の形状は、以下のメリットをもたらします。

– CAMへ渡すときのパス生成がシンプル
– 加工シミュレーションや干渉チェックも容易
– 図面化や部品表（BOM）作成の工数削減

2. フィレットサイズと数量は徹底的に絞る

フィレットRは「同一部品内は原則1サイズ」「量産品であれば複数部品横断で標準値を共通化」が鉄則です。
また、設計段階で最適なR値（＊たとえば6mm、10mmなど標準工具径）を決めておけば、後工程で無駄な打ち合わせや調整が不要になります。

サプライヤーとの事前調整ができれば、「うちの標準工具径に設計合わせてもらえますか？」といった歩み寄りのコミュニケーションが生まれ、現場でのトラブルが激減します。

3. CAD/CAM連携を前提にモデリングする

昭和的な“紙図面のルール”を引きずっていると、3D CADから直接CAMソフトに加工データを送った際に、パスデータの不要な分割や情報ロスが起きやすくなります。
3Dデータは「加工工程」や「部品分割」単位でファイルやレイヤーを整理し、各面・エッジを“自動的に拾える状態”で保存しましょう。
こうすればCAM側で余計な修正やモデリングのやり直しが不要です。

製造業現場に深根する「昭和的アナログ体質」の課題と打開策

1. 設計—生産分断の壁

多くの製造業工場では、設計と生産現場が物理的にも心理的にも分断され、設計部門が作ったデータを現場側で「加工できない・非効率」と手直しする“データのたらい回し”が繰り返されています。

この現場課題の根本は、
– 「設計が現場加工の限界を知らない」
– 「現場がデジタル技術の利点を理解していない」

という構造的な意識乖離にあります。

2. 「現場の声を設計に届ける」地道な改善活動

私が経験した現場では、設計者を現場ラインに定期的に呼んで、「実際の工具交換や加工の段取り」を見せ、設計の意図がどこで無効になるかを体験してもらうワークショップを実施しました。
ときに現場のベテラン職人から、「このフィレット誰得？」「こんな穴、治具が入らんやろ！」と指摘が飛びます。
こうした“生の声”を設計者にぶつけることで、徐々に設計意識が変化し始め、モデル形状の簡素化が進みました。

バイヤー・サプライヤー間でも、設計仕様と実加工仕様とのギャップを定期的にレビューする「パートナー会議」を行うことで、無駄なRや面倒なパスを減らしコストダウン成功事例が増えました。

ラテラルシンキングのすすめ：「加工パス短縮」は現場とDXの架け橋に

「加工パスをどう最短化するか？」という問いは、「従来の考えの延長線上」ではなく、“そもそもこの複雑な形状や多様なフィレットは必要だったのか？”という発想の転換を求めます。
デジタル技術による自動化や働き方改革といった大上段のDX（デジタル・トランスフォーメーション）も、現場目線で「無意味な手間を最初からゼロにする」地道な取組みが土台になります。
工場の設備投資やIoTの前に、“設計意図と加工制約を最初からすり合わせる”という極めて本質的な接点にこそ、変革の原石が埋まっています。