送り速度と切削速度：CNC加工の主要パラメータを徹底解説

CNC加工は、最終製品が得られるまで材料を削り取る減法製造プロセスです。そのため、機械技師はまず、機械が1回転でどれだけの材料を削り取るか、そしてCNC工作機械がどの速度で移動するかを知る必要があります。ここで送り速度と切削速度の違いが重要になります。

切削速度とは

切削速度は一般的に、ワークピースの表面と切削工具の間の相対速度と定義されます。専門家の中には、ワークピースが工具の切れ刃を通過する速さと定義する人もいます。単位はメートル毎分（m/min）またはフィート毎分（ft/min）で表されます。切削速度は、切削温度、消費電力、工具寿命など、CNC加工の他のパラメータを決定する上で非常に重要な要素です。これらのパラメータへの影響は、送り速度と切削速度の大きな違いの一つです。

最適な切削速度を確保することで、CNC加工プロセスから最良の部品が得られます。しかし、他の要因を考慮することで、特定のCNC加工プロセスにおける最適切削速度を予測することが可能です。そのような要因の例には以下が含まれます：

ワークピースの硬度

切削速度を決定する最も重要な要因の一つは、切削される材料の硬度です。材料が硬ければ硬いほど切削速度は遅くなり、逆もまた然りです。例えば、鋼の加工にはアルミニウムに比べて低い切削速度が必要です。

切削工具の材質

様々なCNC加工に使用される旋盤工具があり、それぞれ異なる材質で作られ、異なる硬度特性を持っています。切削工具の材質は、加工プロセスで使用される切削速度に大きな影響を与えます。切削材料の強度が高ければ、機械技師はわずかな悪影響で高い切削速度を利用できます。しかし、柔らかい切削工具材料は、高い切削速度ですぐに摩耗し、工具寿命が短くなります。

期待される工具寿命

機械技師が工具をどのくらい持たせたいかも、切削速度を決定する上で重要な要因です。これには、工具のコストや、生産される部品数に対する工具コストの比率などの変数を考慮します。これらの変数が有利であれば、高速度の使用が可能になる場合があります。

送り速度とは

送り速度は、主軸1回転あたりの切削工具の移動距離です。また、切削工具がワークピースに対して前進する速度とも定義されます。旋削および穴あけ加工ではインチ毎回転またはミリメートル毎回転（iprまたはmpr）、フライス加工ではインチ毎分またはミリメートル毎分（ipmまたはmpm）で測定されます。送り速度を計算する際、機械技師は切削工具のフルート（刃）の数を考慮し、各歯ごとの送り速度を計算します。

送り速度も切削速度が影響する要因に影響を与えますが、その程度は比較的小さいです。しかし、送り速度は機械加工部品の最終的な美観（すなわち、機械加工面の表面粗さ）において重要です。したがって、その最適化もCNC加工プロセスにおいて非常に重要です。最適値を決定するために、機械技師は以下のような要因を考慮します：

切削幅

工具直径の半分未満の切削幅はチップシンニングを引き起こします。チップシンニングとは、チップロード（工具が1回転で切削する材料量）が減少する製造上の欠陥です。チップシンニングはリードタイムの長期化を招く可能性があるため、回避することが重要です。また、送り速度を上げることでチップシンニングの影響を軽減し、生産性と工具寿命を向上させることができます。

送り速度に影響を与えるその他の要因には以下が含まれます：

• 工具の種類
• 機械主軸で利用可能な動力
• ワークピースの強度
• タップ、ダイヘッド、ねじ切り工具などのインチ当たりの山数（TPI）など

送り速度と切削速度の違い

両パラメータの定義が似ているため、互いに混同しやすいです。一部の機械技師はこのパラメータを「速度と送りの違い」とも呼びます。送り速度と切削速度の違いを示す実用的な要因はいくつかあります：

切削温度と工具寿命

切削温度は、送り速度と切削速度の違いを証明する重要な要因です。高い切削温度は、部品の工具寿命や表面仕上げなどのパラメータを損なう可能性があるためです。両パラメータが切削温度と工具寿命に与える影響の程度が、それらを区別します。送り速度は切削速度に比べて、切削温度と工具寿命への影響が比較的小さいです。したがって、送り速度と切削速度の違いは、切削温度と工具寿命への影響の程度にあります。

表面粗さとスキャロップマーク

スキャロップマークはフィードマークとも呼ばれます。これらのマークはCNC加工された試作部品や製品に常に伴い、表面粗さの主な原因となります。送り速度は部品に存在するスキャロップマークに直接影響を与えます。したがって、送り速度が高いほど、スキャロップマークの度合いと表面粗さが高くなります。一方、切削速度はスキャロップマークに影響を与えないため、表面仕上げにも影響しません。

ディレクトリックスとジェネラトリックス

幾何学において、ジェネラトリックスは、与えられた経路に沿って移動することで新しい形状を生成する点または面です。ジェネラトリックスが移動する与えられた経路がディレクトリックスです。加工において、基本的な目標は、美しく仕上げられた幾何学的表面をより高い精度で作成することです。したがって、これら2つのパラメータが加工プロセスで必要とされます。速度と送りの違いは、切削速度がジェネラトリックスを提供し、送り運動がディレクトリックスを提供することです。

送り速度と切削速度を区別するその他の要因には以下が含まれます：

• 測定単位
• 切削力と消費電力への影響
• 切削速度と送り速度を生成する運動が異なる（それぞれ切削運動と送り運動）

パラメータ	切削速度	送り速度
切削温度と工具寿命	これらのパラメータにより大きな影響を与える	これらのパラメータへの影響は比較的小さい
表面粗さとスキャロップマーク	表面粗さに影響しない	仕上げ部品の表面粗さに大きな影響を与える
ディレクトリックスとジェネラトリックス	切削速度がディレクトリックスを生成	送り速度がジェネラトリックスを生成
運動の単位	メートル毎分（m/min）またはフィート毎分（ft/min）	メートル毎回転（mpr）またはインチ毎回転（ipr）
生成運動	切削運動が切削速度を生成	送り運動が送り速度を生成
切削力と消費電力への影響	これらのパラメータにより大きな影響を与える	これらのパラメータへの影響は比較的小さい

切削速度と送り速度の決定方法

この図は、切削速度と送り速度の決定に関わるすべてのパラメータを示しています。主軸回転速度が、切削速度と送り速度の両方を決定する基盤であることがわかります。また、送り速度は最終的な答えに至るまで2つの式を経ます。まず、一歯当たりの送りを決定し、その値を用いて切削工具の送り速度を決定します。

結論

最適な送り速度と切削速度を決定することは、CNC加工プロセスを向上させ、適切に機械加工された部品を得るための鍵となる可能性があります。しかし、RapidDirectにアウトソーシングすれば、これらの生産上の問題について心配する必要はありません。経験豊富な機械技師とCNCマシンプログラマーがいるため、常に最高の機械加工部品を提供できます。今すぐRapidDirectにご連絡ください。すべてのCNC加工ニーズにお応えします。