アルミ加工とは - ツールと操作

アルミ加工とは

機械加工は除去製造プロセスです。つまり、ワークピースから材料を除去して、目的の部品または製品を作成します。汎用性が高く、幅広い金属および非金属基板に対応します。機械加工で使用される最も一般的な材料の 1 つはアルミニウムです。

アルミニウムは、材料の重量が軽く、材料の硬度が低く、成形性が高いため、機械加工やその他の製造工程での使用に最適です。以下では、機械加工用途にアルミニウムを使用するその他の利点のいくつかを強調し、さまざまな機械加工プロセスでアルミニウムがどのように使用されているかを説明し、アルミニウムで作られた典型的な機械加工部品のいくつかを概説します.

アルミニウム加工プロセスの概要

「機械加工」とは、フライス加工、旋削加工、穴あけ加工など、さまざまな切削加工プロセスを包括する包括的な用語です。また、CNC 機械加工、スイス スクリュー機械加工、垂直フライス加工、水平フライス加工、放電加工 (EDM) など、いくつかのタイプの機械加工技術と技法があります。以下では、これらの各機械加工方法でアルミニウムがどのように処理されるかについて概説します。

• コンピュータ数値制御 (CNC) 加工: CNC 機械加工プロセスでは、コンピューター ソフトウェアと CNC 互換機器を使用して、ワークピースの表面全体で工作機械の動きと動きをガイドします。これにより、高精度で正確なアルミニウム CNC 部品および製品の製造が可能になります。
• スイスねじ加工 :スイス スクリュー加工は、電子部品や医療部品など、アルミニウム製の小型ながら高精度の円筒形部品の製造に最適です。
• 垂直/水平ミリング: フライス加工は、回転する切削工具を使用してワークピースから余分な材料を除去する機械加工プロセスです。フライス盤は、垂直または水平の構成を特徴とすることができます。垂直ユニットは少量の単純なアルミニウム パーツに最適ですが、水平ユニットは大量の複雑なアルミニウム パーツに適しています。
• 放電加工 (EDM): EDM は、2 つの電極間で発生する放電を利用して、ワークピースから材料を除去します。通常、より硬く機械加工が難しい材料の加工に使用されますが、アルミニウムを含むあらゆる導電性材料に使用できます。

アルミニウムが難しいのはなぜですか?

ファーマー ジョーのブラケットを作る場合、素材をどれだけ効率的に取り除くかは問題ではありません。しかし、ハスラー ジョーのために週に 10,000 個のブラケットを作成している場合は、適切な作業を行う必要があります。

アルミニウムを効果的に加工する際の主な課題は、何かを吹き飛ばすことなく最大の材料除去率を得ることです。

熱が強すぎると、アルミニウムが溶けてツールに融合する可能性があります。そのため、バターのように切れても、アルミが工具にくっついて長くは続かず、最終的に機械加工ではなく摩擦攪拌接合を行うことになります。

摩擦を最小限に抑えるだけでなく、機械を押しているときのチャタリングは獣になる可能性があります。これは、きれいに見えるポケットを機械加工しようとしている場合に特に問題になります。わかりました、十分に泣き言を言います。床でそれを殺す方法を見てみましょう。

アルミニウム用切削工具

いかなる状況においても、アルミ用の汎用カッターは絶対に使用しないでください。技術的には問題ありませんが、アルミニウムはスチールとはまったく異なります。

ここでは、マシンを最大限に活用するのに役立つツール選択のいくつかの側面を紹介します。

切削工具材料

超硬: うまくいけば、それはあなたにとって簡単なことです。高性能でない用途でも、カーバイドは工具の耐用年数と表面仕上げの両方のコストにおいて高速度鋼を上回ります。

それでも、超硬について知っておくと、仕事に最適なツールを見つけるのに役立ついくつかの良いことがあります.基本的に、ツールに何を求めているかを理解する必要があるだけです。アルミニウムは柔らかい切削です。つまり、工具が切削する際に強い衝撃力を受けません。

重要なのは、非常に鋭いエッジを維持することです。このため、材料特性として靭性よりも硬度を選択します。この特性に影響を与える主な要素が 2 つあります。それは、炭化物の粒径と結合剤の比率です。

粒子サイズについては、粒子が大きいほど材料が硬くなり、粒子が小さいほど耐衝撃性と靭性に優れた材料になります。アルミニウムの場合、エッジの鋭さを維持したいので、エッジを最大限に保持するために粒子サイズを小さくする必要があります。

もう 1 つの要因はバインダー比率です。超硬切削工具の結合剤はコバルトです。これは、2% から 20% のコバルト含有量を持つことができます。コバルトは超硬粒子よりも柔らかいため、コバルトが多いほど頑丈な工具になり、コバルトが少ないほど硬い工具になります。したがって、基本的には、粒子サイズが大きく、コバルト含有量が少ない超硬カッターを探しているだけです。

送りと速度

多くの人は、RPM を計算するために 1000 SFM を使用します。これを行うと、他の誰よりも速く進むことはありません。

正直なところ、これは通常、ほとんどのカッターに推奨されるものです. 1000-1500 SFM は、スピンドルを実行するための完全に通常の速度です。ただし、高調波テストを使用すると、この速度の 3 倍を達成できます。詳細は後述します。

フィードレートは、多くの人がチキンアウトする場所です. 1/2 インチのエンドミルに 1 歯あたりわずか 0.003 インチの送りをしている場合は、時間を無駄にしているだけです。生産では、1 刃あたり少なくともカッター径の 1% を押し込みます。これは、1/2 インチのエンドミルでは、1 刃あたり少なくとも 0.005 インチの送りが必要であることを意味します。安定したセットアップと短いツールがあれば、それを 2 倍にできるかもしれません。

これに対する唯一の例外は、1/8 インチ以下の小さなツールを使用する場合です。切りくずクリアランスが問題になる可能性があります。つまり、切りくずを薄くするには速度を落とす必要があります。

アルミニウム加工の一般的な操作

以下は、アルミニウムで行う一般的な作業のリストと、作業に役立ついくつかのヒントです。

1. 向き

シェルミルを使用する場合は、非常にアグレッシブなすくい角と研磨されたインサートを必ず使用してください。フィニッシュは素晴らしいものになり、RPM を本当に押し上げることができるようになります。

2. ポケッティング

これは、多くの人が正しく行っていないことです。カッターの直径の半分を超えて半分下に移動すると、次の 2 つの理由で間違いを犯します。

カッターはより多くを処理できます。ほぼ全幅に移動します。私の目標は、カッター フラットの 95% です。この理由は、いずれにせよカッターが角に埋もれてしまうからです。これは、ツールがコーナーで爆発しないように、送りを遅くする必要があることを意味します。完全に 100% にすると、カッターと材料のたわみにより、ツール パスの間に紙のようなウェハーが生じる可能性があります。

50% のステップオーバーは、かなりの速度でラフ加工を行っている場合、ハーモニクスにとって恐ろしいものです。工作物に入る工具の衝撃は、可能な限り最悪の場所にあり、すべての歯が叩かれます。 65% のステップオーバーまでツールにぶつかっても、チャタリングが大幅に減少します。

もう 1 つのヒントは、ポケットの内側の半径よりもわずかに小さいカッターの直径を使用することです。 1/2 インチのエンドミルを使用して 1/4 インチのラッド ポケットを切削する場合、工具の方向が変わると、びびりながらコーナーをガウジングする傾向があります。高速では、ツールは即座に方向を変えません。つまり、ツールは切削圧力を解放します。これが鳴き声の原因です。

私は通常、コーナーをきれいにするために、これらのラッドのサイズを 0.265 インチに変更できるかどうかを尋ねます。これにより、ツールとパーツ ジオメトリとの接触が減少します。マシンは、その丸みを帯びたターンを高速で処理することもできます。レーストラックの車を考えてみてください。急なコーナーだと、車は減速します。より大きな半径があれば、マシンの速度を落とす必要はありません。

これにより、パーツの見栄えを悪くする角の鳴きがかなり解消されます。

3. スロット

非常に深い溝の場合、うまく機能する 2 つのオプションがあります。トロコイド フライス加工を使用してカッターのたわみとびびりを減らすか、スタブ フルート エンドミルを使用します。

個人的には、ツールが非常に強力で、ツールが前後に移動するときに無駄な動きが発生しないため、スタブフルートが好きです.ディープ スロッティングは、特殊なツールを使用する価値があるアプリケーションの 1 つです。

浅いスロット (4xD 以下) の場合、特別な考慮は必要ありません。与えるだけです。

4. 掘削

使用する。シャープ。ドリル。超硬ドリルが常に答えとは限りません。高価な超硬ドリルを使用しても、それを正当化するスピンドル RPM や生産量がなければ意味がありません。

一般的に言えば、135 度のスプリット ポイント ドリルを使用するだけで問題ありません。ドリルの先端にウェブがある場合、カットに不要な熱を多く加えることになります。

5. タップ

汎用タップは技術的には機能しますが、アルミニウム専用のタップははるかに信頼性が高くなります。はるかにアグレッシブなすくい角を持っているため、カットがきれいになり、発熱が少なくなります。

また、RPM に弱腰にならないでください。マシンで 200 RPM を超えることがない場合は、時間を無駄にしているだけです。もちろん、一部の機械は古くて使い古されており、バックラッシュが多すぎてこれ以上速くカットできません。ただし、実際には、これらのマシンで競争力を発揮することはできません.ポイントは、アルミニウムのタッピングは簡単で、時間を無駄にしないことです。

アルミニウムで素晴らしい表面仕上げを得る方法

高回転。それはあまり秘密ではありません。クランクアップしてください。

非常に鋭く、ねじれが大きく、すくい角が非常に強い仕上げツールを使用すると、非常に光沢のある表面仕上げが得られます。

ただし、言及する価値のあることの1つは、パーツを必要以上にきれいにするために時間を無駄にしたくないということです.顧客を喜ばせ、感銘を与えたいだけの場合もありますが、光沢のある Ra と高い Ra には違いがあることを忘れないでください。

仕上げ切削の最大送り速度を決定できるように、表面仕上げの計算を行うことは非常に価値があります。私は通常、計算を行い、安全のためにその約 10% を差し戻します。その端にまたがると、半分の確率で間違っていることになります。

機械加工でアルミニウムを使用する利点

アルミニウムは、その優れた機械加工性に加えて、次のような機械加工での使用に適した多くの特性を示します。

• 高い強度対重量比: アルミニウムは、航空宇宙産業や自動車産業で見られるような高性能アプリケーションで使用される機械加工部品にとって重要な強度と軽量の両方の特性を備えています。
• 耐食性: アルミニウムには、示される耐食性の程度が異なるいくつかのグレードがあります。機械加工では、最も一般的に使用されるグレードの 1 つである 6061 が優れた耐食性を提供します。
• 導電率: アルミニウムは、炭素鋼 (700 万ジーメンス / メートル) やステンレス鋼 (150 万ジーメンス / メートル) などの他の一般的に機械加工された金属よりも高い導電率 (室温で約 3,770 万ジーメンス / メートル) を示します。この品質により、機械加工されたアルミニウム部品は、電気および電子部品としての使用に適しています。
• 表面仕上げと陽極酸化の可能性: アルミニウムは、塗装、着色、陽極酸化など、さまざまな表面処理および仕上げプロセスに容易に対応できます。この品質により、メーカーは機械加工されたアルミニウム部品または製品の機能的および美的特性を向上させることができます。
• リサイクル可能性: アルミニウムは高度にリサイクル可能であるため、製造業者は機械加工作業中に発生するスクラップ材料や、耐用年数の終わりに廃棄される完成品からの建設材料を再利用できます。
• 手頃な価格: 他の機械加工材料 (真鍮、チタン、PEEK など) と比較して、アルミニウムはパフォーマンスを大幅に犠牲にすることなく安価です。さらに、その機械加工性により生産コストが削減され、軽量化により輸送コストが削減されます。

上記のように、機械加工プロセスは、金属やプラスチックから紙や木材に至るまで、さまざまな材料に対応しています。アルミニウムに加えて、機械加工で定期的に使用される材料には、他の金属 (鋼やステンレス鋼など) や熱可塑性樹脂が含まれます。これらの材料と比較して、アルミニウムには多くの利点があります:

鋼やステンレス鋼と比較して、アルミニウムは材料重量がはるかに軽く、機械加工性が優れています。

典型的な機械加工アルミニウム部品

業界の専門家は、さまざまな部品や製品を製造するための機械加工にアルミニウムを使用しています。これらのコンポーネントは、次のような幅広い業界で使用されています。

• 自動車
• 航空宇宙
• コミュニケーション
• 電気および電子製品
• 照明
• 医療

典型的な製品例には、位置決めピン、EMI ハウジング、フロント パネル、照明器具、医療機器、スプライン シャフトなどがあります。