フライス加工効率を向上：金属除去率を最大化する実証済み技術
専門家が、機械技師が新しい工具と技術を用いて金属除去率（MRR）を高める戦術を共有します。
フライス加工で金属除去率（MRR）を最大化したいショップは、工具寿命や加工品質を犠牲にせず、予算を大幅に超えない複数の工具と技術から選択できます。
最近導入された材料革新の一つは、チタン、インコネル、析出硬化ステンレス鋼などを含む耐熱合金のフライス加工において、切削速度と送り速度を向上させることを目的としています。ケナメタル（ペンシルベニア州ラトローブ）が開発したこの新しいフライス用材種KCSM40は、耐熱合金を加工するための超硬インサートの耐熱性を向上させます。
Ti-6Al-4Vフライス加工機の導入
KCSM40製インサートのユーザーは、Ti-6Al-4Vをこれまでの140 SFM（約43 m/min）から160 SFM（約49 m/min）で加工できるようになり、かつ工具寿命も延びています。ケナメタルのインデキサブルフライスグローバル製品管理ディレクター、スコット・エトリング氏が語ります。
エトリング氏は、カッターボディにはインサート数に基づく異なる「密度」があると指摘します。例えばφ4インチカッターで、8枚、12枚、15枚刃のものがあり、15枚刃は非常に高密度と見なされます。
「15枚刃カッターを回せるなら、切削中の刃数が多くなるため生産性が向上します」と同氏。
しかし、刃数が多いほど主軸馬力を多く必要とするため、一部のフライス盤では高密度カッターに必要なパワーが不足する可能性があります。パワーがあっても、フライス固定具がこれらのカッターが発生させる増大した切削力に耐えられる剛性がない場合があります。
「すべての人に、主軸を理解し、切削力計算を行い、可能な限り最高密度のカッターを選ぶよう伝えています」とエトリング氏。
低速主軸を備えた剛性の高い機械をお持ちのオーナーには、ケナメタルの新製品「ハービ・ウルトラ8X」のような「ヘリカル」カッターが適しています。これは従来のカッターより高MRRで長寿命を実現するよう設計されています。ヘリカルカッターは複数列のインサートを備えています。
例えば、φ3インチのヘリカルカッターなら、5列に各11枚のインサートを装着可能です。「55枚のインサートが半径方向に切削するため、従来の送り速度でより多くの材料を除去できます」とエトリング氏。
適切なクーラント流量、圧力、粘度の使用も、フライス加工でのMRR最大化に重要です。「工作機械メーカーは素晴らしい機械を設計しています。ユーザーは、機械が許す最高の切削速度と送り速度で切削工具を稼働すべきです」とエトリング氏。
クーラントで切りくず形成とMRRを改善
フライス加工プロセスが切りくず排出に苦労すると、生産速度と部品品質の両方が低下します。幅6mmまでの溝加工向けに設計されたサンドビック・コロマント（ニュージャージー州フェアローン）のコロミルQDカッターは、形状と新しいクーラント供給システムで切りくず関連の問題を解決します。
QDのインサート形状は、加工中の溝より薄い切りくずを生成します。これらの切りくずは、カッターボディを通じて各切れ刃に供給されるクーラントで排出されます。MRR向上に加え、このシステムは工具寿命とフライス加工部品の表面品質を劇的に向上させると、サンドビック・コロマントの製品フライススペシャリスト、ジョセフ・デロス氏は述べています。
サンドビック・コロマントは、ユーザーデータでQDが競合カッターの約20倍の速度で金属除去できることを示しています。また、あるケースではQDがインサート摩耗まで75個加工できたのに対し、競合工具ではわずか10個だったと報告しています。
今回は薄い切りくずが望ましいですが、切りくずが薄すぎると、切削作用と発熱がインサート刃先の比較的小さな部分に限定され、クレーター摩耗、逃げ面摩耗、熱割れを招く可能性があります。実際、薄すぎる切りくずはフライス生産性低下と工具寿命短縮の一般的な原因です。
一方、切りくずが厚すぎるのは、インサート破損を招く非常に高い切削力の兆候です。重要なのは、インサートを過度にストレスさせず、最大切りくず厚を生む送り速度を決定することです。
「切りくずを厚くすれば、より速く排出でき、工具寿命も延びます」とデロス氏。適切な切りくず厚の達成で、フライス生産性を20%以上向上できると付け加えます。
フライスカッターがワーク材に進入する際は切りくずが厚く、退出時は薄いのが理想的です。しかし、カッターを直進させて材料に進入させると、カッターが材料に完全に噛み合うまで退出側で厚い切りくずが発生します。この望ましくない結果として、進入時の仕上げ面不良、工具寿命短縮、不快な騒音と過度な振動が生じます。
デロス氏によれば、直進切削の弊害を避けるには2つの方法があります。一つは、カッターが完全に噛み合うまで送り速度を50%下げること。もう一つは、カッター動作に「ロール（アーク進入）」をプログラムすることです。この技法はカッターを時計回りに弧を描かせ、インサートを緩やかに切削に導入します。退出時の切りくず厚は常にゼロになるため、送り速度を落とさずに直進切削の問題を解消できます。
ご意見は？コミュニティフォーラムで仲間と議論しましょう。
高送り技術への移行
MRR向上のための最も人気のある技術の一つが高送りフライス加工です。これは、比較的浅い切込み深さで高速送りを組み合わせたものです。高送りフライス用インサートの底面にある小さなリード角が平均切りくず厚を減らし、結果として送り速度を高めると、セコ・ツールズ（ミシガン州トロイ）のインデキサブルフライス製品マネージャー、ティム・アイド氏は説明します。
「今では、30〜60インチ/分（約760〜1,520 mm/min）ではなく、200〜300インチ/分（約5,080〜7,620 mm/min）での送りが可能になります」とアイド氏。
欠点として、これらの高送り速度では高送りフライスが荒加工技術となるため、要求される部品仕上げを得るために二次加工が必要になる場合があります。
最適化荒加工の採用を検討
もう一つの人気の荒加工で、しばしば「最適化荒加工」と呼ばれる手法は、高送りフライスよりさらに速く材料を除去し、目標形状に近い形状を生成します。その後、仕上げ加工で最終形状と仕上げ面を出します。
最適化荒加工は、深い切込み深さと軽い半径方向切削を組み合わせます。低い半径方向切削力により、機械主軸へのストレスと摩耗が軽減されます。また、切削時の発熱が少ないため工具寿命が延びます。適切な条件下では、チタン加工で従来工法の30分に対し、最適化荒加工用工具が最大8時間持つこともあるとアイド氏は述べています。
発熱と半径方向切込みの低減は、加工速度の劇的な向上にも寄与します。例えばポケット加工では、従来工法の最大4倍の速度で加工可能です。最適化荒加工は、長い軸方向切込みが必要な直壁加工にも適しています。
この技術はあらゆる材料に適用可能だと、セコのソリッドフライス製品マネージャー、ジェイ・ボール氏は言います。「高ニッケル合金での最適化荒加工が非常に有益であることがわかっています。ステンレス鋼、鋳鉄、金型用工具鋼、さらにはアルミニウムでも採用されているのを見ています。」
ボール氏は、金属除去率向上を目指す人々の間で見られる主なトレンドは、最適化荒加工への移行だと述べています。「今、スライスされたパン以来の大ヒットです。」
フライス加工で金属除去を改善するあなたのベストテクニックは？経験を共有してください。
産業技術