CNC彫刻加工について知っておくべき11の重要事実

CNC彫刻機は小径工具による微細加工に優れ、フライス、研削、ドリル、高速タッピングの能力を備え、3C産業、金型産業、医療産業などで広く使用されています。この記事では、CNC彫刻加工に関する11のよくある質問をまとめました。

1. CNC彫刻とCNCフライス加工の主な違いは何ですか？

CNC彫刻とCNCフライス加工は共にフライスの原理を使用します。主な違いは使用工具の直径にあります。CNCフライス加工で一般的な工具径は6〜40mm、一方CNC彫刻の工具径は0.2〜3mmです。

2. CNCフライスは荒加工のみ、CNC彫刻は仕上げのみに使えるのですか？

この質問に答える前に、まずプロセスの概念を理解しましょう。荒加工プロセスは大量の加工代を必要としますが、仕上げ加工代は少ないため、荒加工を「重切削」、仕上げを「軽切削」と習慣的に呼ぶ人もいます。実際、荒加工・半仕上げ・仕上げはプロセス概念であり、異なる加工段階を表します。したがって、この質問への正確な答えは、CNCフライス加工は重切削にも軽切削にも使用できますが、CNC彫刻は軽切削のみに使用できるということです。

3. CNC彫刻で鋼材の荒加工はできますか？

CNC彫刻で特定の材料を加工できるかどうかを判断するには、使用可能な工具のサイズが主な基準となります。CNC彫刻で使用する工具がその最大切削能力を決定します。金型形状が直径6mm以上の工具使用を許容する場合、まずCNCフライス加工で大部分を除去し、その後彫刻方式で残材を除去することを強く推奨します。

4. CNCマシニングセンタに増速スピンドルを追加して彫刻加工を完了できますか？

完了できません。この種の製品は2年前の展示会に登場しましたが、彫刻加工を完了できませんでした。主な理由は、CNCマシニングセンタの設計が自社の工具範囲を考慮しており、全体構造が彫刻加工に適していないためです。この誤った考えの主な理由は、高速電動スピンドルを彫刻機の唯一の特徴と誤って認識したことにあります。

5. CNC彫刻は小径工具を使用できますが、放電加工（EDM）の代替になりますか？

代替にはなりません。彫刻によりフライス加工の工具径範囲が狭まり、EDMでしか加工できなかった小型金型を彫刻で加工できるようになりました。しかし、彫刻工具の長さ/直径比は一般的に5:1程度です。小径工具を使用する場合、非常に浅い空洞しか加工できず、EDMプロセスにはほとんど切削力がありません。電極が製造できれば、空洞を加工できます。

6. 彫刻加工に影響を与える主な要因は何ですか？

加工は比較的複雑なプロセスで、影響要因は多岐にわたります。主に以下の点が含まれます：工作機械特性、切削工具、制御システム、材料特性、加工技術、補助治具、周囲環境。

7. CNC彫刻加工の制御システムに求められる要件は何ですか？

CNC彫刻加工はまずフライス加工であるため、制御システムにはフライス加工制御能力が必要です。小径工具の加工では、フィードフォワード機能を備え、経路の速度を事前に低下させて小径工具の折損頻度を減らす必要があります。同時に、比較的滑らかな経路区間では切削速度を上げて彫刻加工効率を向上させる必要があります。

8. 材料のどの特性が彫刻性能に影響しますか？

材料の彫刻性能に影響する主な要因は、材料種類、硬度、靭性です。材料分類には金属材料と非金属材料があります。一般的に、硬度が高いほど加工性は悪く、粘性が高いほど加工性は悪くなります。不純物が多いほど加工性は悪く、材料内部の粒子硬度が高いほど加工性は悪くなります。一般的な基準は：炭素含有量が高いほど加工性は悪く、合金含有量が高いほど加工性は悪く、非金属元素含有量が高いほど加工性は良くなります（ただし一般材料の非金属含有量は厳しく管理されています）。

9. どの材料が彫刻加工に適していますか？

彫刻に適した非金属材料には、有機ガラス、樹脂、木材などがあり、不適切な非金属材料には天然大理石、ガラスがあります。彫刻に適した金属材料には、銅、アルミニウム、HRC40未満の軟鋼があり、不適切な金属材料には焼入れ鋼があります。

10. 工具自体が加工に与える影響とその仕組みは？

彫刻プロセスに影響する工具要因には、工具材料、幾何学的パラメータ、研削技術があります。彫刻プロセスで使用される工具材料は超硬合金材料で、粉末合金です。材料性能を決定する主要な性能指標は粉末の平均径です。

粒径が小さいほど工具は耐摩耗性が高く、工具耐久性が高くなります。工具の鋭さは主に切削力に影響します。工具が鋭いほど切削力が小さく、加工が滑らかで表面品質が高くなりますが、工具耐久性は低下します。

したがって、異なる材料を加工する際には異なる鋭さを選択すべきです。比較的軟らかく粘着性のある材料を加工する場合、切削工具はより鋭くする必要があります。加工材料が硬い場合、鋭さを落として工具耐久性を向上させるべきです。しかし、鈍すぎると切削力が大きくなり加工に影響するため、適度な鋭さが必要です。工具研削の鍵は、仕上げ砥石のメッシュ数です。高メッシュの砥石はより繊細な切れ刃を研削でき、工具耐久性を効果的に向上させます。高メッシュ砥石はより滑らかな逃げ面を研削でき、切削面品質を向上させます。

11. 工具寿命の公式は？

工具寿命は主に鋼材加工における工具寿命です。経験式は：Tは工具寿命、CTは寿命パラメータ、VCは切削線速度、fは一回転あたりの切り込み量、Pは切り込み深さです。このうち、切削線速度が工具寿命に最も大きな影響を与えます。また、工具振れ、工具研削品質、工具材料とコーティング、クーラントも工具耐久性に影響します。