CNC旋盤用溝入れ工具：種類、用途、ベストプラクティス

溝入れ工具は、CNC旋盤と共に使用して、穴やワークの端面に溝やパスを切削します。この溝入れ加工プロセスは完全に自動化されており、オペレーターの手動介入とミスを削減します。

多くの業界の部品メーカーは、様々なサイズの穴を作成し部品を成形するために溝入れ工具を使用します。しかし、使用前に工具を完全に理解することが重要です。その結果、この記事では、利用可能な溝入れ工具、CNC旋盤での使い方、適切な工具選択前の考慮事項について説明します。

溝入れ加工とは？

溝入れ（リセッシングとも呼ばれる）は、CNC旋盤工作機械を使用して実行される加工操作です。この操作は、材料、プロジェクト、またはワークに境界を持つ穴（溝）を作成することを含みます。

溝入れ加工プロセスは、工具がワークの円筒面に長く狭いパスを生成するため、部品製造において極めて重要です。逆に、これらのパスは部品結合時に精密なフィットを提供します。

さらに、部品製造に使用される様々なタイプの溝入れ工具は、硬度とテクスチャが異なる材料から作られ、異なる形状と幅を持ち、それがパスまたは溝の形状を決定します。

端面溝入れ工具

設計者は、この溝入れ旋盤工具を材料の端面で作業するために使用します。端面溝入れプロセス中、工具のチップをワークの中心線すぐ上に配置することが重要です。工具の半径は、ワークの切削半径と同等でなければなりません。さらに、インサート破損を避けるために切りくずを除去することが重要です。

外径溝入れ工具

外径溝入れは、材料またはワークの外表面で発生します。また、工具のチップを中心線よりわずかに下に配置すると、外径溝で最良の結果が得られます。フライスカッター工具と同様に、この溝入れ工具タイプは異なる形状、設計、機械的特性を持ちます。また、クーラントホールを備え、耐摩耗性を高めています。

内径溝入れ工具

オペレーターは、材料またはワークの内表面で内径溝入れ工具を使用します。正確で一貫した結果を得るには、工具の上部を中心線より上に保持するのがベストです。また、インサート破損の防止にも役立ちます。

ほとんどの内径溝入れ工具は、ハイス工具鋼、超硬、ダイヤモンドなどの硬い材料で作られています。

CNC旋盤での溝入れ方法

CNC旋盤での溝入れには一連のステップが含まれます。以下は、溝入れ加工プロセス中に実行されるステップです：

1. ワークを固定する

ワークの固定は、溝入れプロセスの最終品質にとって極めて重要です。わずかな動きでも最終部品に欠陥を生じさせる可能性があるためです。以下のステップを実行してください：

• ワークを旋盤のチャックに配置する；
• チャックで材料をロックし、端のネジを締める；
• 溝の位置をマーキングする。

2. 工具装置を装填する

希望の溝入れタイプに基づいて

• 溝入れ旋盤工具を選択し、工具タレットに装填する；
• 工具をキャリブレートする。

工具装置は、記述されたプログラムに従って自動的に操作されます。

3. CNC旋盤工作機械をセットアップする

これは溝入れ操作を実行する際の最初のステップです。これを行うには

工作機械の電源を入れ、全軸をティア0の位置に戻す；
旋盤を適切な回転数設定に調整する。このステップは非常に重要です。なぜなら、各溝には異なる回転数設定が必要だからです。

4. プログラムを入力し実行する

このステップでは、プログラムをアップロードし、実行させます。溝入れ工具は固定されたまま、ワークが軸方向に回転します。材料を正確に除去するには、以下の手順に従ってください：

• 工具をセンターに適切に固定し、溝入れ工具を作業開始位置に配置する；
• 溝入れ工具をワークに優しく近づけ、切削が始まるまで待つ；
• 操作が終了するのを待つ。

5. 片付け

溝入れ操作が成功した後、

• 工作機械の電源を切り、ワークを取り外す；
• 工作機械と溝入れ工具を清掃する。

注：切削を開始する前に溝の深さを検査し、切削油を使用して歪みを防止することが重要です。

CNC旋盤での様々な溝入れ操作

溝の位置に基づいて、CNC旋盤での基本的な溝入れは3種類あります。

外径溝入れ

このタイプの溝入れ加工プロセスは、材料の側面に沿った工具の径方向運動を含みます。溝入れ加工プロセス中、工具は切削ポイントに沿って不要な材料を除去します。

部品メーカーは、主に幅広い溝を作るために外径溝入れを使用します。しかし、このプロセスは時間がかかり、小さな溝よりも旋盤の加工時間に大きな影響を与えます。その結果、クーラントと非常に高精度な工具が必要です。

外径溝入れには3つのタイプがあります：

- シングルカット溝入れ

このタイプの外径溝入れは、ワークに溝を生成する最も適した方法です。ワークに単一の浅い切削を行います。表面仕上げが重要であるため、大量生産には正確なプロファイルと面取りを持つインサートを使用することが重要です。

- マルチプル溝入れ

これは、ワークに複数の深い溝を生成することを含みます。材料加工時に送りを約30〜50%上げることが、完璧な最終部品のために必要です。また、最後の切削で残る材料は、インサート幅より狭くする必要があります。

- ランピング

ランピングは、材料に溝を作成するための順次軸方向と径方向の移動を指す外径溝入れタイプです。軸方向移動はエンドミルプロセスに類似しています。軸方向切削衝撃とノッチ摩耗を低減し、優れた切りくず制御を実現することが重要です。

内径溝入れ

内径溝入れは、溝入れ工具を材料の内部に沿って移動させることを含みます。

高流量でクーラントを正確に適用することが重要です。これにより、材料除去率が向上し、切りくずの蓄積を制御します。また、最適な切りくず排出を得るには、穴の後部から前部に向かって内径溝入れ加工プロセスを開始してください。

端面溝入れ

このプロセスは、材料の端面に沿ったCNC旋盤の移動を含みます。端面溝入れ工具を使用します。高い安定性を得るには、最短切り込み深さのフェイシング溝工具を使用してください。さらに、高精度クーラント付きの端面溝入れ工具を使用してください。これにより、切りくず制御と除去が向上します。

溝入れ工具選択時の考慮事項

溝入れ旋盤工具を選択する際には、特定の要因を理解し考慮する必要があります。以下は考慮すべき非常に重要な要因です：

1. 溝の種類

前述の通り、一般的な溝入れ工具に基づいて3つの主要な溝タイプがあります。利用可能なほとんどの溝入れ工具は、異なる溝タイプに特化しています。例として、端面溝入れ工具は端面溝入れに使用されます。これらの工具は、中心線よりわずかに上に配置すると、軸方向パターンで正確に移動できます。

2. ワーク材料

剛性、引張強度、耐熱性などの一部の材料特性は、溝入れ工具の選択に大きな役割を果たします。溝入れ工具を選択する際は、上記の要因に注意してください。材料が硬ければ硬いほど、溝入れ工具もタフである必要があります。例えば、超硬や鋼で作られた工具は、非常に硬いワークに最適です。

3. 望ましい形状

溝の形状は考慮すべき重要な要因です。これは、異なるタイプの溝入れ工具が独自の形状を与えるためです。しかし、メーカーはしばしば単一の部品に複数の工具を使用します。

溝入れ加工を改善する方法

多くの溝タイプでは、出力レベルは工作機械の効率とプロセス自体に依存します。しかし、以下は溝入れ加工の効率を高めるための方法の一部です：

1. チェックと測定手順

部品メーカーとエンジニアは、精度レベルに基づいて異なる測定工具を使用します。一般則として、非常に低い精度を必要とする溝にはスチール定規とノギスを使用します。一方、高い精度を必要とするものには、バーニヤノギス、プラグゲージ、マイクロメータを使用します。

2. 送り速度と切削速度

送り速度と切削速度は、加工時間とワークの表面仕上げに重要な役割を果たします。その結果、適切な送りと切削速度を使用することが重要です。溝入れを改善するには、低い送り速度から始め、より高い送り速度まで上げて切りくずの分断と排出を改善できます。また、推奨切削速度で作業して工具寿命を延ばすべきです。

3. 溝工具の選択

様々なタイプの溝入れ工具が利用可能です。使用する工具は最終部品の外観に直接影響します。ハイス鋼製のCNC切削工具を使用することを推奨します。これは加工中の摩耗を防ぐのに役立ちます。さらに、溝幅と同等の幅を持つ溝入れ旋盤工具は、幅が小さく旋削ポイントが低い溝に最適です。

4. 切削油の使用

オイル、ペースト、エアロゾルなどの切削油は、溝入れプロセス中のワーク切削面の温度を下げるのに役立ちます。さらに、ワークを潤滑して切削プロセスを助け、その結果切りくず排出を助けます。

結論

溝入れ工具は、メーカーが凹みを作成し部品を成形するために使用する多目的デバイスです。溝入れ加工プロセスは、溝が別の部品をメインワークに対して動かすガイドとなるため、製造において重要です。

適切なセットアップと適切な溝入れ工具の選択により、表面処理不良、バリ、工具破損などの問題を防止できます。溝入れ工具とその用途についてさらに質問や懸念がある場合、WayKenにご連絡いただきCNC旋削サービスをご利用ください。

FAQ

スロットと溝の違いは何ですか？

スロットは、エッジに完全な半径を持つ直線的な長い穴です。また、シリンダーの軸方向ポイントに垂直な方法で切削されることが多いです。一方、溝は円筒スロットに類似しています。通常、シリンダーの外径または内径で切削されます。

溝入れ工具の製造に最適な材料は何ですか？

ワークが通常硬い材料で作られているため、溝入れ工具は強度とテクスチャを匹敵させる必要があります。推奨材料は、高硬度と熱伝導性のためダイヤモンドです。しかし、高価です。部品メーカーは、比較的安価な超硬と鋼の代替品を使用します。

溝入れ工具にコーティングは必要ですか？

溝入れ工具は主に金属です。このため、メーカーはしばしばコーティングします。しかし、溝入れ工具にコーティングすることは強制ではありません。コーティングは腐食を防ぎ、工具を長持ちさせます。