CNC の速度と送りをマスターして、アルミニウムおよびステンレス加工における工具の故障を防ぎます

CNC 加工は、工作機械に動作と操作の指示を与える G コードに依存しています。 JTR Machine などの精密製造プロバイダー向け , Gコードは、デジタルデザインと物理的な生産を結び付ける技術言語として機能します。効果的な G コードを作成するプロセスは、すべての状況に適用される標準的な方法に従っているわけではありません。特定のスピンドル速度 RPM コマンドと CNC 送り速度 指示は、材料の物理的および化学的特性に応じて変更する必要があります。コードにこれらの変数が含まれていない場合、システムではツールの故障が発生し、表面品質の低下やワークピースの損傷が発生します。

基本の理解:G コードの S および F コマンド

S コマンドと F コマンドは、 G コードプログラミング 全体で満たす必要がある基本的な操作要件として機能します。仕事。 S コマンドはスピンドル速度を設定します 、オペレーターは毎分回転数 (RPM) で測定します。この値は切削工具の回転速度を設定します。 F コマンドは送り速度を設定します 、ツールが材料内を移動する速度を決定します。

これら 2 つの値の関係により刃当たりの切りくず負荷が決まります。、これは 1 回転中に工具の各刃先によって除去される材料の厚さです。チップロードメンテナンスを適切に処理することが重要な要件となります。送り速度が主軸速度に必要なレベルを下回ると、工具は材料との摩擦を生じます。送り速度が高すぎると物理的な力が加わり、切削工具が破損する可能性があります。

ケーススタディ 1:6061 アルミニウムの機械加工

材料 6061 アルミニウムは、高強度と軽量を兼ね備え、腐食に対する保護を提供するため、CNC 加工で広く使用されています。プログラミングの分野では、アルミニウムは高い熱伝導率を示すため、柔らかい非鉄金属として定義されています。材料の特性により、エンジニアはCNC の速度と送りを決定できます。特定のテスト方法を通じて。

6061 アルミニウム G コードを使用するプログラマは、通常、高い送り速度とともに高いスピンドル速度を選択します。この素材は、切断が容易でありながら熱を急速に放散するため、機械が最大限の能力で動作することができます。一般的なアプローチでは、オペレーターが高い毎分表面メートル数 (SFM) に達することが求められます。、G コード S コマンドによって RPM が上昇します。 .

アルミニウムは切削工具に付着する傾向があるため、ビルトアップエッジ（BUE）の問題が発生します。 G コードは、システムがチップの移動を通じて熱を除去するのに役立つため、G コードは安定した高速送り速度を維持する必要があります。アルミニウムの機械加工作業では、一般に大きな切りくず負荷が好まれます。この方法は、工具やワークピースの内部に熱が蓄積するのではなく、廃棄された金属を通して熱を除去するのに役立つためです。

ケーススタディ 2:304 ステンレス鋼の機械加工

アルミニウムには一連の課題がありますが、ステンレス鋼 304 には別の一連の課題があります。靭性と加工硬化性を併せ持つ鉄系金属です。オペレーターが装置を扱うにつれて材料の切断がますます困難になるため、工具プロセスでは加工硬化が起こります。このツールは表面に摩擦を生じさせ、 G コードプログラミング 時に硬化を引き起こします。送り速度の設定が低すぎると、それ以上の操作を実行できなくなります。

アルミニウムは 304 ステンレス鋼よりも優れた熱伝導特性を示します。切削プロセスでは熱が発生し、その熱が工具の刃先に残ります。男 304 ステンレス鋼の加工 オペレーターははるかに遅い速度とフィードを使用する必要があります。その特有の熱特性のためです。 S コマンド (RPM) では、オペレータが摩擦熱を減らすために低い値をプログラムする必要がありますが、F コマンド (送り速度) は、工具が加工硬化層の下にある新しい材料を切削できる十分なレベルに達する必要があります。

プロのヒント: M08 (クーラント ON) コマンドは、304 ステンレス鋼で動作する G コードシーケンスの必須コンポーネントとして表示されます。 切削加工では熱が発生しますが、ステンレス鋼の材質は熱伝導率が低いため、熱は内部に閉じ込められ、切りくずから熱が逃げません。クーラントの塗布は M08 コマンドに依存しているため、ツールチップに熱が蓄積し、ツールの故障やワークピースのエッジの「焼け」につながります。

G コード最適化の技術公式

試行錯誤を超えて進むために、プログラマーは数式を使用してG コードリストの S および F コマンドの値を決定します。。 2 つの主な式は次のとおりです。

スピンドル速度 (S):

S=Vc×1000/ π×DS=Vc×1000/ π×D

この式では、Vc は特定の材料に推奨される切削速度 (1 分あたりの表面メートル) を表し、D は切削工具の直径を表します。

送り速度 (F):

F=S×fz×zF=S×fz×z

ここで、fz は 1 刃当たりの推奨切りくず荷重、z は工具の溝または切れ刃の数です。

これらの計算式を使用すると、フライス加工用の CNC 送り速度計算ツールが得られます。正確な数値を提供し、それを G プログラムにハードコーディングできます。 10mm の超硬エンドミルのパラメータ セットアップを行うと、アルミニウムの S 値と F 値は、ステンレス鋼で計算された値よりも数倍高くなります。

一般的な G コードの技術的問題への対処

計算された値であっても、プログラムの最初の実行時に調整が必要になることがよくあります。機械から高音のノイズ (チャタリングと呼ばれることが多い) が発生する場合は、共振の問題を示しています。 G コードでは、これは通常、スピンドル速度を下げるか、送り速度を上げて工具に「負荷」をかけ、切削を安定させることで修正されます。

もう一つの問題は工具のたわみです。 304 ステンレス鋼などの硬い材料を加工する場合、金属の物理的抵抗により工具がわずかに曲がる場合があります。これは寸法の不正確さにつながります。これを解決するには、少量の材料を残す「荒加工」パスと、その後にはるかに低い送り速度と切込み深さの「仕上げ」パスを使用して G コードをプログラムし、最終的な精度を確保します。

品質管理における G コードの役割

精密機械加工は、同じ結果が得られるプロセスを繰り返す能力によって定義されます。適切に最適化された G コードプログラムにより、製造されるすべての部品が同じ公差を満たすことが保証されます。 6061 アルミニウム CNC の特定の速度と送りを文書化することにより、プログラムのコメント内にステンレス鋼が含まれている場合、メーカーは検証済みの技術データのライブラリを作成します。

JTR Machine では、材料科学を G コードプログラミングに統合することが標準要件です。 304 ステンレス鋼は一定の冷却をしながらゆっくりと高圧で切断する必要があるのに対し、6061 アルミニウムは材料を高速で排出する必要があることを理解することで、頻繁に機械を停止したり工具を破損したりすることなく、複雑なコンポーネントを製造できます。

要約

CNC プロセスには G コードの最適化が必要です。これは、すべての高度な CNC プロセスの基本要件となるためです。プログラマーは、6061 アルミニウムおよび 304 ステンレス鋼材料の特定の要件に重点を置くことで、最大の効率と部品の品質を達成します。製造プロセスは、歯ごとのチップ負荷の計算と冷却システム動作のための適切な G コードコマンドのアクティブ化の両方を含む技術的な詳細を通じて成功します。プログラミングプロセスは、高価な切削工具の寿命を延ばしながら無駄を減らし、工業仕様を満たす製品を生産することで 3 つの目標を達成します。