CNC加工における一般的なツールの知識と選択
CNC 加工は依然として金属切削加工のカテゴリに属していますが、独自の特徴があります。主に、高度な自動化、長時間の連続加工プロセスとして実現され、ツール設定に費やされる時間は、従来の加工よりも複雑で時間がかかります。したがって、ツールを選択する際には、検討する価値のある多くの質問があります。この記事では、一般的に使用される CNC ツールに関する知識を紹介します。 CNC 機械加工の効率を向上させるための第一歩は、優れた工具であると私は信じています。
工具の素材とコーティング
現在使用されているさまざまな工具材料には、さまざまな加工要件に適した特性があります。一般的な工具材料に必要な特性には、低摩擦係数、高精度、優れた熱伝導性、十分な靭性、および耐衝撃性が含まれます。
従来の CNC 工作機械の一般的な工具材料は、高速度鋼と超硬合金です。ただし、高速切削、乾式切削、難削材の切削、研削ではなく旋削などの特殊な場合には、セラミックス、CBN、PCBN、ダイヤモンドなどの超硬材料を使用する必要があります。これらの超硬材料は比較的高く、切削プロセスとパラメータを習得するのは容易ではなく、工作機械の剛性に一定の要件があり、従来の加工にはあまり適用されません.
超硬質材料ツール
工具表面のコーティングは、工具の性能を向上させる重要な方法の 1 つであり、近年広く使用されています。コーティングありの工具寿命は、コーティングなしの工具の 10 倍です。一般的なコーティングには、窒化チタン TIN、窒化炭化チタン TICN、酸化アルミニウムなどがあります。次の図は、高速度鋼と超硬合金の切削速度が 100 分の 1 に短縮され、コーティングされた工具を使用すると加工時間が 4 分の 1 に短縮されたことを示しています。
ツールの分類
一般的に使用される CNC 工具は、その形状によって、エンドミル、ラウンド ノーズ カッター、ボール カッターの 3 つのタイプに分けられます。各ツールには特定の役割があります。
エンド ミル
CNCマシニングセンターのエンドミルは平底カッターとも呼ばれ、主刃に囲まれ、底が副刃です。エンドミルの外刃と底面には切削刃を形成するためのフライス刃が付いているため、ワークの垂直面をフライス加工することができます。エンドミルの形状変化は非常に複雑で、フライス面、溝、等高線面など、あらゆる加工に適しています。最も使用頻度の高いフライスと言えます。
2D形状のワークをフライス加工する場合、ワークとの接触面は外刃と底面であるため、工具ピッチ、切り込み深さともに非常に効率の良い値を使用することができます。しかし、3Dワークの金型を切削する場合、ワークとの接触面はほとんどの場合、鋭利点に近くなります。そのため、工具間の距離または切削深さを小さくする必要があり、加工効率が低下します。
つまり、エンドミルは 2D 形状のワークには適していますが、3D 形状のワークには適していません。
ボールナイフ
下刃がボール状になっている刃は、Rナイフとも呼ばれるボールナイフです。エンドミルとは対照的に、ボールカッターは3Dワークのフライス加工に不可欠な工具です。ボールナイフの底はエンドミルのような鋭利な先端ではなく、R角の刃になっているので、ボールナイフの刃がより安定し、崩れにくくなっています。
金型加工では、ボール カッターは主に 3D 金型のフライス加工、特に仕上げとコーナーのクリーニングに使用されます。ただし、球面カッターはワークとの接触面積が小さく、距離を伸ばすことができないため、比較的平坦な部分のフライス加工には不向きです。
ラウンド ノーズ ナイフ
CNCマシニングセンターの丸刃ナイフは平底Rナイフとも呼ばれ、荒加工、平スムースナイフ、曲面輪郭スムースナイフに使用できます。ラウンドノーズカッターは、エンドミルや球面カッターに比べ、両者の長所を併せ持ち、作業効率が向上します。ラウンドノーズナイフの水平ナイフ間隔は、ボールナイフのそれよりも大きくすることができ、仕上げ時にボールナイフと同じ利点があります.したがって、ラウンド ノーズ ナイフは、荒加工または仕上げ加工に適しています。
ワークピースが大きく、表面の変化が小さく、狭いくぼみ領域が小さく、比較的平坦な領域が大きい場合は、ラウンドノーズナイフを使用して処理し、次に二次荒削り法を使用して領域を見つけるのが最善ですその後の処理が必要です。しかし、いくつかの凹んだ部分に直面すると、ラウンドノーズナイフには刃の死角があり、「トップエッジ」の現象が見られます.
一般的な問題と解決策
実際の運用では、常にさまざまな問題が発生します。ここでは、すべての人に共通する問題と解決策をいくつか紹介します。これらの問題が解決されることで、工作機械の加工効率が向上すると信じています。
ツールの振動
加工が困難な材料の使用が増えるにつれて、振動は加工効率を向上させるための障害の1つになっています。振動の発生は、加工精度や面粗さに直結し、工具の摩耗を早め、工具の寿命に深刻な影響を与え、ひどい場合には切削加工を継続できなくなります。
工具振動には、同時に存在する 3 つの条件が必要です。ツールを含むプロセス システムの剛性が不十分なため、固有振動数が低くなります。切断時には十分大きな外部加振力が発生します。外部加振力の周波数は、プロセス システムの固有振動数と同じです。共鳴。
工具の振動を解決するという考え方は、3 つの部分に分けられます。 1つ目は、切削力を最小限に抑えることです。切削抵抗を減らすには、できるだけ小さな先端円弧を使用してください。ツールのすくい角を大きくします。プレス刃を研磨刃に交換。切込み、速度を下げ、送りを上げます。長軸は切込角90度でご使用ください。細いロッドを使用したフライスカッターの場合、丸型インサートがびびりの低減に最も役立ちます。
2 つ目は、ツール システムまたは固定具とワークピースの静的剛性を最大化することです。
3 つ目は、ツール バーの内部に別の振動を発生させて、外部から励起された切削力の振動周波数を妨害し、それによってツールの振動をなくすことです。
刃の摩耗
機械加工プロセス中、前面と背面の工具面はしばしば急速に摩耗します。その中には、さまざまなブレードの損傷状況に応じて、さまざまな対応方法があるはずです。
1.逃げ面の過度の摩耗により、表面が粗くなり、加工寸法が悪化します
このシナリオの理由には、切断速度が高いか、ブレードの耐摩耗性が低いことが含まれます。解決策には、切削量を徐々に増やしながら切削速度を下げる方法の改善、より耐摩耗性の高いブレード材料またはコーティングの使用、アップ フライス加工の代わりにダウン フライス加工の使用を試みることが含まれます。
2.ノッチ摩耗
刃溝は研削後、傷がつき、面荒れやチッピングの原因となります。理由には、送り速度が小さすぎることが含まれます。切削材料は加工硬化する傾向があります。ワークの表面には酸化スケール等があります。このような場合、刃の溝摩耗を釘でこまめにチェックする必要があります。
3.ステンレス鋼および耐熱合金のフライス加工時の構成刃先
ミーリング粘着カッターは構成刃先とも呼ばれ、加工面が粗くなり、バリが発生します。構成刃先の脱落は、ブレードのすくい面が脱落して刃先がつぶれる原因となり、耐熱合金ワークの二次チッピングにより刃先が急速につぶれます。このような状況の原因は、鈍い切れ刃、負のすくい角、低い切削速度、薄すぎる切りくず厚さ、および切りくず排出不良に他なりません。
出来上がった腫瘍を解決する方法は、大まかに「6つのステップ」に基づいています。最初のステップは、ステンレス鋼とアルミニウム合金の切削速度を上げることです。 2 番目のステップは、物理的にコーティングされたブレードまたはコーティングされていないブレードを使用することです。 3 番目のステップは、切削量を徐々に増やして最適な切りくず厚さを達成することです。 4 番目のステップ、二次切りくずを防止するために十分な高圧クーラントまたはエアを準備します。 5番目のステップは、アップカットミリングの代わりにダウンミリングを使用することです. 6番目のステップは、耐熱チタン合金と析出硬化ステンレス鋼の切削領域を低速で純鉱物油を使用して洗浄することです.
4 . 刃が折れる、またはナイフに当たる
この種のエッジチッピングには多くの理由があります。刃の材質が硬すぎる、刃の形状が弱すぎる、使用する切断速度が遅すぎるため、刃先がつぶれて、ワークの材質が不均一になったり、断続的に切断されたりする可能性があります。
このような状況を考慮して、まず、シムが壊れていないか、ブレードスクリューが変形していて交換する必要があるかどうかを確認してください。第二に、振動要因を排除し、靭性に優れたブレード材料を使用し、エッジの強いブレードを変更する必要があります。最後に、切断速度を上げてエッジをなくす必要があります。口がつぶれる可能性があります。 (関連記事:加工摩耗の問題と解決策のまとめ)
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