切削条件の基礎：Fusion 360で回転数と送り速度をマスターする

「Machining Fundamentals（切削基礎）」シリーズは、機械加工現場で働く方も、これから始める方も、CAM知識をブラッシュアップできるよう制作しました。バーミンガムテクノロジーセンターの社内マシニストが各回を担当し、ツール/プロセスを詳細に解説します。前回はワーク座標系（WCS）を扱いました。今回は「回転数と送り速度（Speeds & Feeds）」——それらが何か、Fusion 360でどう設定するかを紹介します。

「Speeds and Feeds」とは、工作機械実務における2つの別個の速度——切削速度と送り速度——を指します。これらは切削プロセスへの複合的影響からペアとして扱われがちですが、それぞれ独立に考察・分析することも可能です。

まず定義を確認し、なぜ正しい値設定が重要か、間違えたらどうなるかを探ります。最後に、Fusion 360で独自の回転数・送り速度値を設定する方法と、情報入手先を見ていきます。

回転数（Speeds）とは？

「Speed」は表面速度（メートル/分）を指します。これを分あたり回転数（rpm）に変換し、機械で実行するSコードを得ます。これが切削工具の回転数です。フライス工具が1秒に1回転なら60 rpm。「旋削」は逆ですが概念は同じ——ワークが回転し、工具は静止します。

Autodesk Fusion 360ソフトウェアには、切削主軸とランプ主軸の主要回転数が含まれます。それぞれに2種類の速度が設定されることが多々あります。切削面が異なれば、ランプ加工用と通常切削用で最適主軸回転数が異なるためです。例えば、ランプ加工ではより高い主軸回転数が望ましいかもしれませんが、その速度が切削主軸には不向きで、工具摩耗が早まったり、望まない仕上げ面になったりする可能性があります。

送り速度（Feeds）とは？

まず切削送り速度を見てみましょう。工具が青いツールパスを移動する際に適用されます。これらは切削移動です。リードイン/リードアウト送り速度は緑のツールパス。これらは切削送り速度と異なる場合があります。例えば、難削材で工具の食い込み時に欠け・折損が懸念されるなら、リード移動で送りを落として対応します。

ランプ送り速度は赤いツールパス。リードイン/アウト同様、よりアグレッシブな動きで損傷リスクがあるため、送りを落とすことがあります。これら複数の送り速度オプションがあるおかげで、ツールパスを可能な限り効率化できます。ランプ送りを切削送りより遅く設定すれば、サイクルタイムのロスを防げます。

次にプランジ送り速度。工具が空中を垂直移動する速度ですが、ドリリングの場合はこの値がドリル送り速度になります。

最後に材料除去率。多くの人がメーカーマニュアルを手元に置かずに工具ポテンシャルを過小評価しています。マニュアルを読み込めば、工具を30%も性能不足で使っていることに気づくかもしれません。貴重なサイクルタイムとコストを無駄にしないためにも、切削工具をどこまで追い込めるか常に確認することが重要です。

なぜ回転数と送り速度が重要なのか？

理由はいくつかあります。第一に、工具寿命に大きく影響します。不適切な回転数・送り速度の影響は、アルミや樹脂など軟材では許容幅が広いため顕在化しにくいですが、チタンやインコネルなど難削材では許容幅が狭く、わずかなズレで工具が早期に破損します。

第二に、仕上げ面品質に影響します。回転数と送り速度が正しく合わなければ、望む結果が得られません。送りが速すぎたり主軸回転が速すぎたりすると、ビビリマークが表面に残ります。

回転数と送り速度値の設定

パラメータは「操作」ごとに設定します。各ツールパスに個別値を入力できます。より効率的なのは、ツールライブラリ内の切削データタブを使う方法。プリセットを保存して、送り速度と回転数の入力を自動化できます。

例えば、同じ工具を複数の材料で使い、荒取りや仕上げなど異なる操作で使う場合、シナリオごとの送り・回転数プリセットをFusion 360で作成できます。パラメータ選択時にドロップダウンから目的のプリセットを選ぶだけです。

フライス加工では、まず工具を特定します。工具のメーカー・型番が分かれば、メーカー提供の表面速度が分かります。表面速度は工具材質、被削材、その工具で行う操作に依存します。メーカー推奨表面速度が分かれば、Fusion 360に入力してrpmを算出できます。

変数の「技」を忘れないでください。クーラント使用の有無、工具突出し長さ、ワーク保持の剛性——これらすべてを考慮して送り速度を決めます。送り速度は、推奨一刃あたり送り、刃数、rpmで決まります。これらも工具メーカーが提供すべき情報です。

工具データと適切なrpmをFusion 360に入力したら、一刃あたり送りを入力。これで切削送り速度値（機械で使うFコード）が得られます。

Autodesk Fusion 360で、真に統合されたCAD/CAM体験を始めましょう。