1 分あたりの表面フィート (SFM) の説明:最適な加工速度に関する包括的なガイド

SFM とは、CNC 加工における 1 分あたりの表面フィートを意味し、切削工具がワークピース上を移動する速度を測定します。フィート/分で表されます。 SFM は、工具またはワークピースの直径と主軸速度 (RPM) を組み合わせます。直径が大きいか RPM が高いほど、SFM は高くなります。

機械工は、1 分あたりの表面フィートを使用して、材料に最適な切削速度を決定します。最適なパフォーマンスを得るために推奨される SFM 値は、材質ごとに異なります。たとえば、303 焼きなましステンレス鋼の高速度鋼工具を使用した場合の SFM は 120 です。

CNC 加工において SFM が重要な理由

加工におけるSFMは非常に重要な要素です。これは、切削工具が材料の表面を移動する速度を示します。この速度を適切に達成することで、品質、工具寿命、効率を確保することができます。 SFM が重要である主な理由は次のとおりです。

1.工具寿命

SFM が高すぎると、工具が急速に過熱し、急速に鈍くなったり、ひび割れや破損につながる可能性があります。一方、SFM が低すぎる場合、工具が材料を効果的に切削する代わりに材料をこすり、過度の摩耗を引き起こす可能性があります。

適切な毎分表面フィートを選択すると、切削工具の寿命が長くなります。これにより、新しいツールを購入する費用と、それらを変更する時間を節約できます。したがって、優れた SFM は、ツールの健全性が向上し、コストが削減されることを意味します。

2.表面仕上げ

SFM は、材料の最終表面がどの程度滑らかになるかを制御します。適切な切断速度により、よりきれいな切断が可能になります。ただし、速すぎたり遅すぎたりすると、表面が荒れたり、焦げたり、波打ったりしてしまいます。

航空宇宙部品や医療部品などの業界では、微細な表面が非常に重要です。表面仕上げが悪い場合、その部品は品質基準を満たしていません。 SFM を正しく行うことで、やり直しや無駄を回避できます。

3.切断効率

加工に適切な SFM を使用すると、材料をより短時間で除去できます。これは、工具や材料を傷つけることなく、プロセスが高速化されることを意味します。

これは、実稼働プロジェクトで特に役立ちます。 SFM が最適化されれば、より多くの部品をより短い時間で作成できるため、生産性が向上し、部品あたりのコストが削減されます。

4.素材に応じた変更

材料が異なれば、必要な切断速度も異なります。たとえば、アルミニウムは柔らかいため高い SFM で切断できますが、鋼は硬いため、遅い SFM が必要です。材料に対して間違った SFM を使用すると、工具とワークピースの両方が損傷することになります。

5.他の設定と連動

SFM は、RPM (回転数/分) とツールまたはワークピースのサイズに関係します。他のことを考えずに 1 つだけを設定することはできません。

切削工具の直径が増加する場合、一貫した SFM を維持するには、それに応じて RPM を下げる必要があります。そうしないと、工具の回転が速すぎて過熱してしまいます。 SFM がセットアップ全体にどのように適合するかを理解すると、間違いを回避し、マシンをスムーズに実行し続けることができます。

SFM と RPM の違い

RPM (回転数/分) は目的が異なるため、SFM の意味と機能の違いを理解することが重要です。違いは次のとおりです。

測定単位

SFM (Surface Feet per Minute) は、1 分あたりのフィートで測定されます。工具の刃が材料の表面を移動する速さです。 RPM (Revolutions Per Minute) は、1 分あたりの回転数で測定されます。 1 分間にツールが回転する回数です。

これらはさまざまな種類の速度です。 SFM は工具の刃先での実際の切削速度ですが、RPM は単なる回転速度です。

工具径との関係

SFM と RPM に関しては、ツールのサイズが重要です。工具が大きい場合、回転するたびに刃先はさらに遠くに移動します。つまり、同じ RPM では SFM の方が高くなります。

ツールが小さい場合、刃先の動きが少なくなるため、同じ RPM では SFM が低くなります。したがって、工具の直径が変化した場合は、適切な SFM を得るために RPM を調整する必要があります。

マシンの設定

RPM はマシンが使用するものです。この値を制御システムに入力します。

SFM はマシンの設定ではありません。ツールのサイズと材質に基づいて適切な RPM を計算するために使用されます。機械工または CAM ソフトウェアは、ジョブに適した SFM を割り出し、それを機械の RPM 値に変換します。

加工品質への影響

適切な SFM を使用することは、良好な切断のために重要です。過熱、工具の摩耗、表面仕上げの低下を防ぐのに役立ちます。 SFM が材料に対して高すぎたり低すぎたりすると、部品が損傷したり工具が破損したりすることになります。

RPM だけでは良好な結果が保証されません。適切な RPM は、適切な SFM に基づいて選択する必要があります。 RPM が工具のサイズや材質と一致しない場合、切削不良が発生したり、工具寿命が短くなったりします。

SFM を RPM に変換するにはどうすればよいですか?

CNC マシンを使用している場合、切断速度は SFM (1 分あたりの表面フィート) で表されることがよくあります。ただし、マシンでは RPM (1 分あたりの回転数) を入力する必要があります。したがって、SFM を RPM に変換する必要があります。簡単な公式に従えば、それは難しくありません。

基本的な公式:SFM を RPM に変更するには、次の公式を使用できます:

RPM =(SFM × 3.82) ÷ 工具直径 (インチ)

数字の意味:

3.82 は、1 分あたりのフィートを 1 分あたりの回転数に変換するのに役立つ定数です。

SFM の公式と計算

SFM は、材料と工具に適切な切削条件を設定する上で重要な要素です。 SFM コンパイラを使用する以外に、以下の式を使用して正確に計算できます。

SFM の計算

SFM を計算するには、次の 2 つのことが必要です。

• ツールまたは部品の RPM (1 分あたりの回転数)
• ツールまたはパーツの直径（インチ単位）

計算式は次のとおりです :SFM =(RPM × 工具径) ÷ 3.82

内訳は次のとおりです。

• RPM に工具の直径 (インチ単位) を掛けます
• 次に、結果を 3.82 (インチと分を表面フィート/分に変換するために使用される定数) で割ります。

フライス加工と旋削加工の SFM 計算例

以下に 2 つの主な例を示します。1 つはフライス加工用、もう 1 つは旋削用です。

例 1:フライス加工

ツール直径:1インチ
スピンドル速度:1000 RPM

式の使用:SFM =(1000 × 1) ÷ 3.82 =261.78 SFM

つまり、切断速度は毎分約 262 表面フィートになります。

例 2:旋削

部品の直径:2インチ
スピンドル速度:800 RPM

同じ式を使用すると、SFM =(800 × 2) ÷ 3.82 =418.32 SFM

したがって、この場合、SFM は約 418 になります。

これらの例は、ツールまたは部品のサイズと RPM によって SFM がどのように変化するかを示しています。直径の小さな変化でも大きな違いが生じる可能性があります。

SFM 計算機とチャートの使用

毎回計算をしたくない場合は、SFM 計算機またはチャートを使用できます。これらはオンライン、マシニング アプリ、さらには工具カタログでも入手できます。ツール サイズを入力するだけで、SFM を RPM に変換できるため、すぐに答えが得られます。グラフも素晴らしく、さまざまな材料 (アルミニウム、スチール、チタンなど) の推奨 SFM 値が示されています。チャート上で材料を見つけ、SFM を確認して、ツールの RPM を計算します。

電卓とグラフを使用すると、時間を節約し、エラーを減らし、より安全かつ効率的に作業できるようになります。以下に、支援として使用できる SFM 計算機の例をいくつか示します。

• 機械工の計算機
• オンライン SFM 計算機
• CNC マシン ソフトウェア

SFM の単位と規格

さまざまな機械や金属切断を使用する場合、SFM (表面フィート/分) が切断速度を測定する方法です。 SFM コン​​パイラーなどのツールを使用すると、機械の刃先が材料上をどれだけ速く移動するかを知ることができます。ただし、使用しているシステムに応じて、SFM はさまざまな単位で測定されます。これらの単位を理解すると、チャートを読んだり、電卓を使用したり、ガイドラインに従って機械加工における切り込みの深さを正しく知ることができます。

SFM でのインペリアル (FPM) とメートル法 (M/分) の比較

機械加工では、2 つのメイン ユニット システムに遭遇することがあります。インペリアル システム (主に米国で使用されている) があり、SFM はフィート/分 (FPM) で測定されます。これは、CNC 切削工具が毎分何フィートの材料に接触するかを意味します。

メートル法 (ヨーロッパ、アジア、その他多くの場所で使用されている) は、同じ概念をメートル/分 (m/min) で測定します。単位が異なるだけで、考え方は同じです。

したがって、フィート/分での SFM がわかっている場合は、0.3048 を掛けるとメートル/分を求めることができます。または、m/min があり、1 分あたりのフィートに変換したい場合は、3.281 を掛けます。どちらのユニットも表面切削速度を測定します。間違った設定を避けるためには、どれを使用しているかを知ることが重要です。

この換算係数 (1 フィートあたり 0.3048 メートル) を維持する必要があります。両方の単位を理解すると、より多用途な機械工になれるでしょう。

材質別の業界標準 SFM 範囲

材料が異なれば、必要な切断速度も異なります。柔らかくて早く切断できるものもあれば、硬くて工具の損傷を避けるためにゆっくり切断する必要があるものもあります。業界チャートには、多くの場合、各材料の推奨 SFM 範囲が示されています。インペリアルでの一般的な例をいくつか示します。

• アルミニウム:300 – 1000 SFM (柔らかいので早く切れます。)
• 軟鋼:100 ～ 300 SFM (アルミニウムよりも強いため、ゆっくりと切断する必要があります。)
• ステンレス鋼:50 ～ 200 SFM (より硬くて丈夫なので、工具を保護するためにさらにゆっくりと切断する必要があります。)
• チタン:30 ～ 70 SFM (非常に切断しにくいため、低速で熱と摩耗を軽減できます。)
• プラスチック:500 ～ 1500 SFM (これらは簡単に切れますが、熱が強すぎると溶ける可能性があるため、速度を管理する必要があります。)

これらの数値はあらゆる状況に当てはまるわけではありません。これらは、工具の種類、コーティング、クーラント、機械の強度などの他の要素にも依存します。しかし、それらは良い出発点です。

SFM 設定に影響を与える要因

適切な SFM を選択することは、仕上げ、工具寿命、および作業の完了速度に影響するため、重要です。 SFM 設定に影響を与える主な事項は次のとおりです。

1.素材

材料が異なれば、必要な速度も異なります。アルミニウムのような柔らかい材料は、機械加工が容易であるため、より高い SFM で切断できます。ステンレス鋼やチタンなどの硬い材料の場合、工具の焼けやワークピースの過熱を避けるために、速度を遅くする必要があります。

2.ツール

ツール自体が重要です。超硬で作られた工具は、高速度鋼 (HSS) で作られた工具よりも高速で処理できます。超硬工具はより硬く、切れ味が長持ちするため、すぐに摩耗することなくより速く切断できます。

3.工具直径

工具の直径によって、工具の回転速度が変わります。大きな工具は、主軸速度 (RPM) が同じであっても、外側エッジでより速く回転します。そのため、SFM を設定する際には工具径を考慮する必要があります。大型のツールでは、適切な SFM 範囲内に維持するために、より低い RPM が必要です。

4.冷却剤と潤滑剤

クーラントまたは切削液を使用すると、熱と摩擦が軽減されます。クーラントを使用すると、工具や材料を燃やすことなく、機械をより高い SFM で稼働させることができます。これがないと、温度を安全に保つために切断速度を下げる必要がある場合があります。

5.マシン

CNC マシンの種類によっては、それぞれ独自の制限があります。一部の機械は高いスピンドル速度に達することができず、また他の機械は硬い材料の高速切削に十分な剛性を持たない場合があります。マシンのパワーと安定性は、安全に SFM をどの程度高く設定できるかに影響します。

CNC プログラミングにおける SFM

CNC プログラミングでは、G コードでスピンドル速度設定を定義するために SFM 値が不可欠です。プログラマは、材料と工具の種類に適した SFM を選択し、工具の直径を使用して SFM を RPM に変換する必要があります。正しい RPM が計算されると、それがツールパスにプログラムされ、機械が最適な速度で動作するようになります。

CAM ソフトウェアは SFM をどのように処理しますか?

CAM ソフトウェアは、CNC マシンのツールパスを作成するだけでなく、SFM (Surface Feet Per Minute) などの切削パラメータの最適化にも重要な役割を果たします。ほとんどの CAM システムでは、ユーザーがワークピースの材質と切削工具の種類を入力できます。この入力に基づいて、ソフトウェアは材料固有のデータベースから引き出して、理想的な切断速度を推奨します。

CAM ソフトウェアは、SFM を正確に計算し、工具直径に基づいて適切な RPM に変換することで、スピンドル速度が遅すぎたり (非効率な切削や表面品質の低下につながる)、速すぎたり (工具の早期故障や部品への熱損傷の原因) にならないようにします。

さらに、手動による SFM 計算はオペレータによって異なることが多く、特に複雑な形状や公差の高い部品では誤差が生じる可能性があります。機械加工に CAM を使用すると、このばらつきがなくなり、サイクル タイム、工具寿命、製品品質が向上します。

G コードの SFM

G コードは、CNC マシンが理解できる言語です。回転速度、どこに移動するか、どのくらい深く切るかなど、何をすべきかを機械に指示します。

SFM 自体は G コードには表示されませんが、正しいスピンドル速度 (RPM) を計算するために使用され、コード内に表示されます (通常、S1500 のように「S」の後に数字が続きます)。したがって、G コードでスピンドル速度が表示される場合、その値は、工具のサイズに基づいて SFM を RPM に変換することによって得られます。

WayKen では、CNC 機械と SFM に関する専門知識を備え、高品質の CNC 加工サービスを提供します。それぞれの材料や工具に適した切削速度を選択することで、良好な仕上げ面、高精度、最大の能率を実現します。アルミニウム、スチール、複雑なプラスチックのいずれを扱う場合でも、当社の精密 CNC 加工機能は、プロジェクトのニーズを満たす一貫したコスト効率の高い結果を保証します。

では、SFMとは何でしょうか？それは単なる数字ではなく、材料、工具、機械についてどれだけよく知っているかが重要です。それに注意を払うことで、仕事の品質だけでなくプロセス全体も向上します。機械加工を初めて行う場合でも、既に実際に加工を行っている場合でも、SFM を単なる設定ではなく設計の選択肢として扱うことで、より良い結果を得ることができます。