EDM を使用せずに鋭い内部 90° 角度を切断:スピンドルの向きを利用する

内部直角の加工が非常に難しいのはなぜですか?

CNC フライス加工では、鋭い内部コーナーを実現するのは難しいだけでなく、標準的なツールでは物理的に不可能なことがよくあります。

重要な問題

CNC フライス加工では回転工具を使用しますが、完全に 90° の内側コーナーを切削することはできません。工具半径により、「残留 R」として知られる湾曲した内側コーナーが残ります。この形状は、正方形スロットの直角要件を満たしていません。

従来のソリューション

• 放電加工（EDM）:正確ですが、時間がかかり、高価です。
• 溝入れ/溝入れ:特別な機器が必要です。
• 手動仕上げ:不一致や不正確さが生じやすい

主軸方向の利点

スピンドルの向きにより、モーター エンコーダーからのフィードバックを使用して、スピンドルを特定の角度 (通常は 0.2° までの精度) で位置決めできます。カスタム直角フライス カッターを使用すると、追加のセットアップや二次操作なしで直角スロットを加工できます。工具はマガジンから自動的に取り出され、連続的かつ反復可能な加工が可能になります。

具体的な利点

• 精密スロット加工 :カスタム ツールは、制御された角度で内部スロットをカットします。
• 単一セットアップの加工: ワークを再度クランプする必要はありません。位置合わせが簡素化されます。
• 費用対効果が高い :特に小規模なバッチの場合、EDM またはサードパーティのプロセスを排除します。

重要なのは、スマート プログラミング、カスタマイズされたツール設計、および CNC システム開発を通じてこの機能を統合することです。これは、大規模な機器のアップグレードなしで実行できます。

ケーススタディ:直角スロットを備えた円筒形アルミニウム部品

これらのアルミニウム部品は軍用通信機器に使用されていました。材質は6061-T6アルミニウムでした。各部品には 20 個の深く狭い内部直角スロットがありました。 PCB レールをスライドさせるには、鋭い内角が重要でした。 (図面は簡略化してあります。)

主な寸法

• スロットの深さ:13.5 mm
• スロット幅:4.0 mm
• 内隅半径要件:R ≤ 0.2 mm
• スロット幅の許容差:±0.05 mm

EDM を使用せずに鋭いコーナーを実現するにはどうすればよいですか?

適切なツールと技術があれば、EDM は内部直角を作成する唯一の方法ではありません。仕組みは次のとおりです。

1.設計分析と要件評価

予備的なレビューでは、標準的なエンドミルでは半径が約 2 mm になることが示されており、これは許容限界をはるかに超えています。オプションは次のとおりです。

• EDM
• 特別なマシンを使用した二次スロット化（生産量が少なく納期が厳しいため実現不可）

エンジニアリング チームは、代わりにカスタム スロッティング方法を選択しました。彼らは、任意のスピンドル角度方向と特別に設計されたマイクロ スロッティング ツールを使用しました。

2.マシンのセットアップ

• マシンモデル :ファナック Oi-MF 制御システムを搭載した VH-85
• ツール :プランジ切削用に設計された、厚さ 4.0 mm の合金工具鋼製のカスタム スロッティング ツール
• スピンドル角度調整 :M88/M89 コードとラダー図パラメータを使用した CNC システムのカスタマイズによって実現されます。

3.ツールパス戦略:鋭角スロット加工のための 5 つのステップ

EDM を使用せずに鋭角加工を実現するために、エンジニアリング チームは明確で効率的な 5 段階の加工戦略を開発しました。工具順序を論理的に配置し、主軸角度制御を使用して加工精度を向上させることに重点が置かれています。以下は、このプロセスの簡略版です。

ステップ 1:全体的な輪郭の大まかな加工

内部キャビティの最初の切削には、直径 10 mm のエンドミルが使用されます。このステップの目的は、材料の大部分を迅速に除去し、その後の仕上げの準備をすることです。

ステップ 2:内側の輪郭と表面の機械加工を終了する

次に、直径 8 mm のエンドミルを使用して、内側の輪郭と表面仕上げを磨きます。外側の輪郭は未加工素材に接続されたままとなり、次のスロット フライス加工プロセスの構造サポートを維持します。

ステップ 3:直角スロットの荒加工

3 mm のエンド ミルを使用して幅 4 mm の直線スロットを荒削りし、その後の直角スロット加工作業の材料量と切削負荷を軽減します。

ステップ 4:スピンドル方向のプランジ ミーリング

カスタム コマンド (M98S…) を使用すると、スピンドルは最初のスロット (この場合は M98S0) の位置に正確に配置されます。プランジミルを実行して最初の水平スロットを仕上げるために、サブプログラムが呼び出されます。このプランジ スタイルのエントリは「シェービング」に似ており、きれいでシャープな直角エッジを作成するのに適しています。 1 つのスロットが完了すると、スピンドルは 18° 回転し、すべてのスロットが完了するまで回転し続けます。

ステップ 5:ストックから完成品を分離する

外側のプロファイルを切断してストックから完成品を分離し、続いて外側のエッジの仕上げと面取りを行います。これで加工プロセスは終了です。

実践的なヒント:すべてのカットで精度を確保するにはどうすればよいですか?

CNC マシンには通常、スピンドルを固定角度でロックする「M19」スピンドル方向コマンドが装備されています。ただし、この角度は一定であり、変更できません。 CNC 制御システムを変更することで、主軸を任意の角度に配置できるようになり、柔軟性が大幅に向上しました。チームがタスクを正常に完了できたのは、次のヒントを組み合わせることでした。

微調整のためのテストカット

実際の加工の前に、端材のテストカットを行いました。各切断後の角度をプローブで測定しました。結果はマシンのディスプレイに表示され、メイン プログラムで角度データをリアルタイムで調整するために使用されました。

角度をロック

ツールの位置を合わせて角度を設定すると、バッチ全体でその角度は変更されません。これにより、ツールや部品を変更する際の再調整を回避できます。

FANUC Oi-MF スピンドルの位置決めセットアップ

セットアップ後は、プログラム内で M88S… を使用して主軸を任意の角度に位置決めできます。 M89 を使用してモードを終了します。

• 「システム」>「PMC メンテナンス」で K0013.2 を「1」に設定します
• パラメータ #3729 S1 を「1」に設定します
• ユーザー コードを定義します:有効にする場合は「M88」、無効にする場合は「M89」

従来の EDM とスピンドルの位置決め

情報従来の EDM 方式主軸位置決め方式単体時間 153 分 28 分コーナー半径 <0.15 mm<0.2 mm表面粗さRa 1.6 ～ 2.0Ra 1.2 ～ 1.6コスト高 (電極)低 (カスタム ツール)プロセス フロー外部委託、複数セットアップ単一セットアップ、オールインワン

上の表から、直角の最小半径 (R) は EDM によって達成される値に非常に近いことがわかります。この R は、工具が回転していないときの「シェービング」スタイルの切削時に工具の欠けを防ぐために意図的に作成されています。耐衝撃性を高めるために、ツールのエッジに小さな半径が研磨されています。

プラスチックなどの柔らかい非金属材料を加工する場合、この R は必要なく、理論的には R=0 の右コーナーを実現できます。ほとんどの場合、直角の場合は半径 R 0.2mm 以下が許容されると考えられます。あらゆる要素を考慮すると、スピンドル配向テクノロジーには明らかにコスト効率の利点があります。

実際の経験の概要

• ツールとワークピースの位置合わせを確認する :鋭角加工は工具の方向に非常に敏感で、0.5° の偏差でも切削性能に影響を与える可能性があります。
• 高剛性のクランプ システムを選択する :焼きばめツール ホルダーを使用すると、従来の ER コレットと比較して剛性が大幅に向上し、狭くて深いキャビティに特に適しています。
• プロセスの途中でツールを削除しないでください :マガジンから工具を取り外した場合は、角度を再設定する必要があります。ツールを変更せずにバッチ全体を完了するのが最善です。