CNC加工における荒取りと仕上げの理解：主な違いを解説

一般的に、CNC加工基礎は旋削、フライス、面取り、ドリル、溝切り、穴あけなどの標準的な減法製造操作で構成されます。これらのプロセスは、固体ワークピースから余分な材料を層ごとに除去し、部品に必要な寸法特徴を達成するために品質仕上げを追加することを含みます。

しかし、これらの特徴を単一加工操作で達成することは不可能です。したがって、メーカーは通常、可変パラメータで2段階（荒取りと仕上げプロセス）で生産を行います。この記事では、加工における荒取りと仕上げの違いを説明します。

加工における荒取りとは、ワークピースから大量の余分な材料を除去するプロセスを指します。荒取りは通常、加工処理段階の最初のステップです。したがって、CNC荒取りは必要な部品形状に近い材料形状や図形を生成し、その後の加工プロセスをより容易かつ効率的にします。

さらに、荒取り切削の目的は、ブランク余裕を迅速に除去することです。メーカーは通常、高切削深さと大送り速度で荒取りプロセスを実施し、大量チップを短期間で除去します。しかし、これらの加工パラメータは製品表面と寸法特徴に影響を与えます。

荒取りプロセスは高生産効率を提供しますが、荒取り製品はしばしば仕上げ不良、不正確、不精密です。したがって、荒取り操作は高寸法精度と厳しい公差要件を満たさないコンポーネントを生産します。

加工における仕上げとは？

加工における仕上げとは、特定の解決策のためにすでに製造された部品やコンポーネントの表面を変更する製造プロセスを指します。これには主に、部品外観改善のための美的欠陥除去、または性能向上のための特定機械的特性達成が含まれます。

一般的に、仕上げはいくつかのプロセスで構成されます。精密加工、研削、電気めっき、ビーズブラスト、研磨、陽極酸化、粉体塗装、サンドブラスト、塗装などです。したがって、必要な部品特徴に応じて、メーカーは特定の仕上げプロセスまたは適切な仕上げ操作組み合わせを使用し、製造部品の以下のような特性を追加または改善します：

• 硬度
• 密着性
• はんだ付け性
• 電気伝導性
• 滑らかさ
• 耐食性
• 耐摩耗性など

ほとんどのCNC製造プロジェクトでは、エンジニアがワークピースで荒取り操作を実行した後、最終手順として仕上げが行われます。さらに、仕上げプロセスの目的は、必要な余分な材料を除去し、平坦度、粗さ、厚さ、公差、表面仕上げの観点から最終寸法を達成するために製造コンポーネントを完成させることです。

加工における荒取りと仕上げの違い

典型的なCNC機械工場で実施される加工操作の中で、仕上げと荒取りプロセスは基本加工要件を満たすための重要な製造プロセスであり続けます。

これらの加工ステップが同じだと考えたり、一方を他方と間違えたりする人もいますが、エンジニアリング観点からは明確な区別があることを覚えておいてください。以下で加工における荒取りと仕上げの違いを確認してください：

1. 定義

荒取りの定義

荒取りは、ワークピースから余分な材料を迅速に除去する加工操作です。その後の加工操作をより速く効率的にするために必要な一次形状と寸法を付与します。

仕上げの定義

仕上げは、製造部品表面を改変して外観改善や部品能力向上のための特定特性達成を目指す加工プロセスです。さらに、仕上げは通常、平坦度、粗さ、厚さ、公差の観点から標準加工要件を満たし、さまざまなコンポーネントの表面仕上げ改善のために実施されます。

2. 材料除去率

荒取り操作の材料除去率は高く、仕上げプロセスのストック除去率は比較的低いです。

3. 送り速度と切削深さ

荒取りプロセスはより高い送り速度と切削深さを利用します。対照的に、メーカーはより低い送り速度と切削深さで仕上げ操作を実行します。

4. 表面粗さ/仕上げ

荒取りで採用される高送り速度と切削深さは、より目立つすくい痕または送り痕を生み出します。したがって、荒取り製品は通常、不良表面粗さを持ちます。一方、仕上げ操作で利用される浅い切削と小さな送り速度は、より少ないすくい痕を残し、良好な表面仕上げ製品製造を容易にします。

5. 寸法精度と公差

適切な仕上げ加工は、高寸法精度と厳しい公差要件を満たす最終寸法を達成するために製造コンポーネントを完成させます。一方、荒取りは加工精度と厳しい公差要件を満たせません。

6. カッタータイプ

カッターの刃先とノーズ鋭度は、加工で達成可能な表面仕上げと精度レベルに影響します。仕上げ加工には、低チップ負荷でより良い表面仕上げと寸法精度を得るための鋭いカッターが必要です。対照的に、荒取り加工では品質表面仕上げが重要要件でないため、鋭くない刃で高チップ負荷を取るカッターを利用できます。

7. タイミング

典型的なCNC荒取り手順は仕上げに先行し、仕上げプロセスは荒取り操作後にのみ実行できます。

より良い対比と明確さのために、以下のチャート形式で荒取り切削と仕上げ切削の違いを確認してください：

荒取り切削	仕上げ切削
高送り速度	低送り速度
高切削深さ	低切削深さ
高材料除去率	低ストック除去率
不良表面品質	良好表面仕上げ
低寸法精度	高寸法精度
厳しい公差への不良準拠	厳しい公差への良好準拠
カッター大チップ負荷	カッター小チップ負荷
高生産効率	低生産効率

加工荒取りの考慮事項

荒取り操作は、後続加工のためのワークピース基準形状を製造する効率的かつ迅速な手段をメーカーに提供します。それでも、加工荒取り実行時には特定の考慮事項が生じます。以下を確認してください：

1. 加工パラメータ

CNC荒取り工具ソフトウェアには、送り速度、切削速度、深さのプリセレクトオプションが含まれます。しかし、これらのデフォルト加工パラメータは各特定荒取り操作の考慮事項を予測できません。また、これらのデフォルトパラメータ適用は処理エラーを引き起こす可能性があります。したがって、各ワークピースと切削工具に合わせてすべての荒取りパラメータを選択・最適化し、処理効率を達成しなければなりません。

2. 機械工具タイプと制御ソフトウェア

荒取りプロセスには高出力、効率、剛性を持つ装置が必要です。したがって、手動装置は荒取り実行に必要な工具動きを処理できません。同様に、複雑な3Dフライス手順用プログラムソフトウェアは、狭いコーナーを持つワークピースで一定切削を維持できない可能性があります。したがって、荒取り操作に適応する加工工具とソフトウェアを選択しなければなりません。

3. 熱と切削液

荒取りは大きな送り速度を利用し、より大きなバックフィードを生み出します。これが大きな切削抵抗を生み出し、大量の熱を発生させます。さらに、熱が切削工具とワークピースに伝達されます。同時に、熱は工具摩耗とワークピース熱歪みを激化させます。

したがって、荒取り操作中に熱処理対策を確立し、加工合併症を回避すべきです。機械技師は荒取り中、相当な潤滑と冷却効果を持つ水系切削液をよく使用します。必要に応じて、オイルバスや空気冷却で発生熱影響を緩和できます。

加工仕上げの考慮事項

加工仕上げは、製造サイクルの他の操作と同様に重要です。仕上げプロセスを正しく行わないと、製造努力全体が無駄になります。仕上げ実行前の重要な考慮事項をいくつか紹介します：

1. 寸法精度

製造コンポーネントへの仕上げ適用がGD&Tやその他寸法特徴を変更する可能性があることに注意が必要です。例えば、金属部品に粉体塗装適用すると表面厚さが増加する可能性があります。したがって、加工精度と精密さを確保するために、仕上げ適用前に常に要因を検討すべきです。

2. 部品用途

部品用途と、そのようなコンポーネントがさらされる潜在的条件を慎重に考慮することで、仕上げ操作選択時の正しい選択が可能になります。例えば、自動車で使用される隠れ部品の仕上げプロセスは、美観より耐久性向上に重点を置きます。

3. コスト

上記要因考慮後、仕上げプロジェクト全体コストも考慮しなければなりません。最高仕上げは高品質材料、工具、複雑プロセスを必要とすることが多いです。したがって、製造プロジェクトでこれらすべてコストドライバーを比較検討してから仕上げ手順選択すべきです。

WayKenのワンストップ加工サービス

メーカーはほぼすべての加工プロジェクトで荒取りと仕上げ操作を実行します。しかし、すべて要件考慮後、品質加工サービスは生産成功達成に不可欠です。

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結論

各製造段階で正しい加工ステップ実行はプロジェクト成功に不可欠です。したがって、荒取りと仕上げ作動原理理解は、品質仕上げ付き精密部品達成に不可欠です。