アルミフライス部品の高速加工

アルミニウムは、現代の生産において最も広く使用されている合金の 1 つであり、アルミニウムが最良の材料のようです。軽く、強く、耐久性があり、耐腐食性があります。これが、アルミニウムの新しいフライス加工戦略が急速に開発された理由です。

最新の成功した CNC アルミニウム フライス加工方法の 1 つは、高速加工です。従来のフライス加工との主な違いは、高速フライス加工の速度がはるかに高く、機械工が切削送りを増加させるために使用できることです。高速ミーリングは従来のミーリングとは異なります。これは、少量の部品や試作品を生産するための、より生産的で革新的な方法です。進化する金属産業では、部品の迅速な生産が必要です。毎月、カスタマイズされた部品またはラピッド プロトタイプの要件はますます高くなります。注文をより迅速に完了したいと考える顧客がますます増えています。また、これらのコンポーネントの精度を以前よりも高めたいとも考えています。

高速とは 機械加工?

1920 年代にドイツの発明家であるカール サーモン博士によって最初に開発された高速加工は、その創始者が、特定の工作物金属について、切削工具と工作物の間の界面で生成される熱が特定の重要なスピンドルでピークに達することに気付いたときに生まれました。

通常のフライス加工では、送り速度が遅く、切削パラメータが大きくなりますが、高速フライス加工では、送り速度が速く、切削パラメータが小さくなります。通常のフライス加工と比較して、高速フライス加工には次の特徴があります。

(1) 高効率

高速フライス加工の主軸回転数は、一般的に15000r/min～40,000r/min、最大100000r/minです。鋼を切断する場合、その切断速度は約 400m/min で、従来のフライス加工の 5 ～ 10 倍です。金型キャビティを処理する場合、従来の処理方法 (従来のフライス加工、EDM など) と比較して、その効率は 4 ～ 5 倍向上します。

(2) 高精度

高速フライス加工の精度は一般的に10μmで、それ以上の精度のものもあります。

(3) 高い表面品質

高速加工時のワークの温度上昇が少ない（約3℃）ため、表面に変成層やマイクロクラックがなく、熱変形も少ない。最適な表面粗さ Ra は 1μm 未満であり、その後の研削と研磨の作業負荷を軽減します。

(4) 高硬度材料を処理できます。

50-54HRC 鋼をフライス加工でき、最高のフライス硬度は 60HRC に達します。

高速の利点 機械加工 アルミフライス加工用

HSM の特性により、HSM フライス加工アルミニウムは多くの予期しない面で非常に有利です。従来のフライス加工を使用する代わりにアルミニウムの HSM 戦略を選択すると、次の利点が得られます。

効率を改善

高速フライス加工の切削速度は、従来のフライス加工速度の 3 倍に達する可能性があります。より軟らかいアルミニウム合金を加工する場合、2 倍になることさえあります。

私たちが知る限り、加工送りは、フライス加工プロセス全体の生産性を定義するパラメーターです。つまり、従来のフライス加工と比較して、高速加工能率がはるかに高くなります。アルミニウムの機械加工性により、スピンドル速度を 18,000 rpm 以上に上げることができます。

このような高い材料除去率により、アルミニウムの HSM 戦略を使用したアルミニウム加工サービスは、自動車および航空宇宙産業にとって非常に有利な製品になります。最初のケースでは、自動車のプロトタイプは、できればミリング設定をできるだけ少なくして、多くの材料を除去する必要があります。 2番目のケースでは、深いポケット（軽量でなければならないため、ほとんどが交差するリブのセットに加工されます）と薄い壁を持つ長くて大きな部品がたくさんあります。さらに、アルミニウム合金は航空機とロケットを占めています。 80%。 .

ノッチ温度

調査によると、速度が上がると切削温度が変化することが示されています。最初は、速度が上がるにつれて温度も上がります。しかし、さらに気温が急降下。これは、問題にならないところまで来ています。切削速度を上げても、最終的には温度が少し下がるだけです。この変更は、高速フライス加工に最適です。

たとえば、アルミニウムを 300 ～ 500 m/min の速度で切削すると、温度は 600 ～ 800 度に達することがあります。ただし、速度を 1200 に上げると、温度は 200 度未満に低下し、1800 m/min では温度はわずか 150 度です。これからは、早く切っても意味がありません。

右から見るとわずか150～200度。局所的な熱処理では、この領域の材料特性は変化しません。金属粒子は増加せず、冷却要件ははるかに小さくなります。これは明らかな利点です。

工具寿命を延ばす

これは、高速が関係しているため、奇妙に思えます。したがって、工具の摩耗はより高くなければならないと一般に考えられています。しかし、従来のフライス加工による材料の削り量と比較すると、その差は歴然です。アルミニウムの高速フライス加工の工具寿命に関しては、明らかな勝者です。

工具寿命を延ばすために何が貢献しているのか疑問に思われるかもしれません。まず、切断温度が大幅に低下します。これは、より高い工具材料強度を意味します。また、高速フライス加工では切りくず幅が小さくなります。これは、送りが増加したにもかかわらず、工具の回転が速くなり、より薄い切りくずを切削できるためです。

さらに、アルミニウムを加工する場合、主な問題の 1 つは、アルミニウムが柔らかすぎて、加工中に工具の刃先に付着することです。これにより、工具の切れ味が低下し、切削抵抗が増加するため、工具の寿命が短くなります。

高速フライス加工アルミニウムの精度

工具の刃先がより遠くに移動し、工具が回転して切削できるため、送り速度が高いとアルミニウム表面の仕上がりが低下すると誰もが信じています。一般に、これによりチッピングが大きくなり、切削抵抗が高くなり、加工面品質が低下します。しかし、HSMでは、送り速度が大きいにもかかわらず、工具速度が高いため、切りくずは実際には従来のフライス加工よりも薄くなります。また、切削抵抗が小さいため、振動が少ない。これらの機能はすべて精度の向上に役立ちます。

クーラントの使用量が少ない

アルミニウム加工の一部の HSM 戦略では、クーラントをまったく使用しません。 200度での加工は、冷却材や工具をほとんど必要としません。ただし、一部の非常に精密な加工では、部品の品質を向上させるために依然としてクーラントを使用しますが、クーラントの量は従来の機械加工よりもはるかに少なくなります。一部のアルミニウム高速フライス加工プロセスでは、いわゆる最小潤滑が使用されます。適用される冷却液の量は、膜を形成するのに十分な量のみであり、それによって摩擦が減少し、ある程度の冷却が提供されるため、必要な冷却液の量は通常少量です。

定数 T ツール え エンゲージメント あ アングル

エンドミルでキャビティをフライス加工する際の主な問題の 1 つは、キャビティの角度を作ることです。エンドミルを 90 度回転させてキャビティを作成する必要があります。このとき、切削する材料は (キャビティの両側から) 2 倍にする必要があります。これは切削抵抗の局所的な増加につながり、工具寿命と部品精度に非常に悪影響を及ぼします。ただし、HSM アルミニウム フライス加工には、一定の工具エンゲージメント角度など、事前に定義された多くのツール パス生成戦略があります。これは、周囲のすべての材料を円形パスで加工する場合、工具が徐々にこの角度に近づくことを意味します。このようにして、切削力は一定に保たれ、精度は同じままです。さらに、工具寿命を延ばすことができます。

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