旋削、フライス加工、穴あけ:主要な加工プロセスの説明

投稿者:テクニカル コミュニケーション チーム · 2024 年 8 月 23 日

機械加工とは何ですか?

前回のブログでは、積層造形としても知られる 3D プリンティングの将来に焦点を当てました。積層造形では、材料の層の上に層を積み重ねて 3D オブジェクトを形成する必要があります。機械加工は、同じ物体を製造する別の方法です。材料を追加する代わりに、材料を除去することで目的の形状が得られます。 3D プリントはレンガを積むようなものであり、機械加工は彫刻に似ていると言えます。

機械加工では、最良の結果を得るために、計画された順序でいくつかの操作が実行されます。旋削、穴あけ、フライス加工を含む 3 つの最も一般的な操作をカバーします。機械加工は非常に一般的で多用途な製造プロセスです。このように、これら 3 つの方法を使用してさまざまな種類の材料を加工することができます。金属、プラスチック、複合材料、木材はすべて、加工材料として使用できます。

目次:

機械工具

旋削とは何ですか?

ドリリングとは何ですか?

フライス加工とは何ですか?

機械加工のイノベーション

工作機械の種類

シングルポイントツール -

• 旋削プロセス:このタイプの工具は、切削工具が直線運動をしながらワークピースを回転させます。このプロセスは手動または自動で実行できます。

マルチポイントツール -

• 穴あけプロセス:ツールはワークピースに丸い穴を作成または調整します。これは通常、2 つまたは 4 つのらせん状の切れ刃を備えた回転工具を使用して行われます
• フライス加工プロセス:このタイプのツールは、切削ツールを回転させて加工物から材料を除去することでデザインを作成します

シングルポイント ツールとマルチポイント ツール

材料の望ましい形状によって、作業に必要なツールの種類が決まります。切削工具の 2 つの基本的なタイプは、シングルポイント ツールとマルチポイント ツールです。旋削、ボーリング、プレーニングには単一点工具を使用します。フライス加工や穴あけには多点工具を使用します。品質を確保するには、切削工具を適切に使用し、メンテナンスすることが不可欠です。残念ながら、機械や工具を適切に維持するには費用がかかる場合があります。

工具はさまざまな材質で入手できます。最も一般的なのは超硬と高速度鋼です。汎用フライス加工には高速度鋼 (HSS) の使用を選択できます。ただし、より丈夫で硬い工具鋼を加工するには超硬を選択してください。 

切削速度、送り速度、深さ

切削速度、送り速度、切込み深さはすべて、機械加工時に考慮すべきパラメータです。ワークの材質、工具の材質、寸法がこれらのパラメータに影響します。切削速度とは、切削工具が被削材に切り込む速度を指します。 1 分あたりの表面フィートで測定されます。切削送りとは、ワークピースが軸を横切って切削工具に向かって移動する速度を指します。インチ/分で測定されます。

速度と送りの計算ツール

旋回速度と送りの計算機

穴あけ速度と送りの計算機

フライス速度と送りの計算機

芸術的な彫刻と同様に、ワークピースにはまず 1 つまたは複数の荒削りが行われます。その目的は、完成した形状と寸法にできるだけ近づけることです。荒加工段階の後、最終寸法、公差、表面仕上げを達成するために仕上げカットが適用されます。仕上げ切削は通常、低い送りと深さで行われます。両方の切削段階で切削液を塗布すると、切削工具が冷却され、潤滑されます。

機械旋削

旋削加工では、切削工具が直線運動をしながらワークピースが回転します。これにより、円筒形の形状が得られます。旋盤はあらゆる旋削加工に最適な機械です。

ほとんどの機械加工と同様、旋削も手動または自動で行われます。手動回転の欠点は、継続的な監視が必要なことです。自動回転はしません。コンピューター数値制御 (CNC) を使用すると、すべての動き、速度、工具の変更をコンピューターにプログラムできます。これらの命令は旋盤に送信されて完了します。 CNC により、大量生産の一貫性と効率性が向上します。

旋削加工に使用される一点切削工具にはさまざまな形状があります。さまざまな結果を得るために、さまざまな角度で配置されています。

 旋回速度と送りの計算機

機械による穴あけ

 ドリル加工により、ワークピースに丸い穴が開けられます。ボール盤またはタッピング盤は穴あけ用に設計されていますが、このプロセスはフライス盤を使用して実行することもできます。切りくずとは、ワークを加工する際に発生する金属くずのことです。ドリルビットの形状により、切りくずがワークピースから落ちやすくなり、ワークピースに破片が残らないようにします。

ドリルビットをワークピースに対して垂直に配置すると、ドリフトやリードオフが軽減されます。さらに精度を高めるために、穴を開ける前にセンター ドリル操作が追加されることがよくあります。一部の穴あけ作業では、角度のある穴あけが必要です。角度のある穴あけには、特別なワーク保持ツールが必要です。その他のオプションには、手動機械でのヘッドの回転、または CNC 機械での複数の軸の使用が含まれます。 

ドリフトを防ぐ方法は次のとおりです。

• マークの鋳造/成形/鍛造
• センターパンチ
• スポットドリル/センタードリル
• 座ぐり加工

旋削加工と同様に、特定の穴あけ加工にはさまざまなドリル ビットが存在します。以下に、いくつかの特殊なドリル ビットとその具体的な用途を示します。

• スポッティング ドリル – 浅い穴またはパイロット穴を作成するために使用される短いドリル。このような浅い穴に長いドリルを使用すると、ドリフトする傾向がある可能性があります。
• ペックドリリング - ドリルを頻繁に後退させると、ワークピースから切りくずを取り除き、ドリフトを防ぐことができます。
• スクリュー マシン ドリル – これらのドリルは短く、事前のスポット加工を必要とせずに真っ直ぐで正確な穴を作成できます。
• チャッキング リーマー – 以前に開けた穴を非常に正確な直径に拡大するために使用します。

穴あけ速度と送りの計算機

フライス加工プロセス

フライス加工では、多点回転カッターを使用してワークピースから材料を除去します。

フライス加工には、正面フライス加工と外周フライス加工の 2 つの主なタイプがあります。正面フライス加工では、平坦な表面をワークピースと平底のキャビティに切削します。フィードは水平または垂直のいずれかです。外周フライス加工では、深いスロット、ねじ山、ギアの歯を切削します。

ワークピースは 2 つの方法のいずれかで切削工具に送り込むことができます。従来のフライス加工では、カッターの回転に逆らってワークを送ります。これは手動フライス盤に推奨される方法です。一方、クライムミーリングは、カッターの回転と同じ方向にワークを送ります。これは、CNC フライス加工に推奨される方法です。

フライス加工は、すでに機械加工されたワークピースの二次プロセスとして適用するのが最適です。特徴を明確にするのに役立ち、「仕上げコート」として機能します。二次プロセスとしてフライス加工を使用して、穴、スロット、ポケット、輪郭などのフィーチャーを追加します。

フライス速度と送りの計算機

機械加工のイノベーション

完璧に滑らかで、正確で、機能的なワークピースを加工するには、多くの作業が必要です。細部への細心の注意と経験が必要です。旋削、穴あけ、フライス加工は、最も一般的な機械加工プロセスのほんの一部です。彼らは何年も前から存在しています。幸いなことに、CNC の発展により、機械加工は大幅に改善されました。製造においては従来の機械加工も依然として目的を持っていますが、CNC 機械加工が主導権を握っています。これは、一貫性と効率性を備えた大規模な生産の実行を促進するのに役立ちます。最新の技術革新やニュースを常に知りたい場合は、American Machinenist が素晴らしいリソースです。

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