高い

最初から一つだけはっきりさせておきましょう。 私はあなたが作った部品についてはあまり気にしません。 しかし、私はチップのことを非常に気にしていますし、あなたもそうすべきです。

機械加工プロセスの最後には、完成した部品とチップの山という 2 つのものが得られます。 ほとんどの人はその部分に注目します。 私はチップに焦点を当てています。

反対するということではありません。 本当に優れたチップを大量に、本当に早く生産できれば、部品加工で多額の利益を得ることができると私は信じています。 高速ミーリングと高送りミーリングのメリットとデメリットについては、さまざまな議論が行われています。 これらは大きく異なりますが、多くの点で類似点があります。 しかし、はっきり言っておきたいのは、やはりチップの問題です。

チップを作るのに必要な 2 つのことは何ですか? 熱と圧力。 金属の切断は塑性変形のプロセスです。 せん断ゾーンでの摩擦によって熱が発生します。 熱量を調整するのはカッターの回転速度です。 圧力はフィードによって発生します。 材料を塑性変形させてせん断するのに必要な熱と圧力は、工具の摩耗や早期故障の原因となる熱と圧力と同じであることに注意することが重要です。 熱をチップに直接送りたいのですが、まず熱を吸収するのに十分な厚さのチップを用意する必要があります。 高送りフライス加工における高い送り速度はここから生まれます。

すべての高送りフライスは、ソリッドでも刃先交換式でも同様に、非常に大きなリード角という非常に重要な共通要素を持っています。 高送りカッターの刃先は真っ直ぐである場合もあれば、非常に大きな半径を持つ場合もあります。 ただし、どちらの場合でも、結果として得られる平均リード角は非常に大きくなり、通常は 78° ～ 82° の間になります。

高いリード角はチップにどのような影響を与えますか? フライスのリード角が 0° (直肩) から 45° または 75° に増加すると、切りくずに問題が発生し始めます。 0°では、切りくずの厚さは刃当たりの送りと等しくなります。 リード角が大きくなるにつれて、切りくずの厚さは減少します。 実際の切りくずの厚さは、送り速度 IPT (1 刃あたりのインチ) にリード角の余弦を乗算することで計算できます。 したがって、78°のリード角を使用した 0.010 インチ (0.254 mm) の IPT 送り速度では、実際のチップ厚さは 0.002 インチ (0.0508 mm) になります。 これは薄く、熱を吸収できるほど厚くはありません。 送り速度は常に刃先処理ホーンまたは T ランドよりも大きくする必要があります。そうしないと、フライスがサンドペーパーになってしまいます。 リード角 78° ツールを使用してチップ厚 0.010 インチ (0.254 mm) を達成するには、IPT を 0.048 インチ (1.22 mm) にプログラムする必要があります。 これは送り速度が 385% 増加するため、高送りフライス加工と呼ばれています。

高送りフライス加工で実現される高送りには、トレードオフが 1 つあります。 リード角が大きいため、DOC (切込み深さ) 能力は制限されます。 ほとんどの高送りミルの最大 DOC の範囲は 1 ～ 2 ミリメートルです。 このルールには、大きな IC インサートを組み込んだインデックス可能な例外がいくつかあります。 このような工場のコスト増加は、工場が通常より 3 ～ 4 倍高速になる可能性があるため、正当化されます。

生産性の向上に加えて、高送りフライス加工にはもう 1 つの大きな利点があります。 すべては力の問題です。

フライス加工のもう 1 つの黄金律は、切削力が常に刃先に対して垂直になることです。 平均リード角が 80° ～ 82.5° の高送りカッターは、フライス加工において発生するラジアル力が最も低くなります。 ほぼすべての切削力が軸方向に向かってスピンドルに向けられます。 軸方向の力と半径方向の力の比が大きいほど、動作はより安定します。 これは、特に工具のセットアップや部品構成に大きなゲージ長が必要な場合に利点となります。 高送りフライス加工では、長いリーチと深いキャビティは問題になりません。 ゲージ長さは 10:1 (長さ対直径) 程度が一般的ですが、送り速度を調整する必要がある場合があります。

高送りフライス加工の際に考慮すべき応用テクニックが他にもいくつかあります。 カッターの直径をできるだけ大きくして切断してください。 これにより、高いリード角によって生成される軸方向の力のバランスがとれます。 ae (半径方向の切削幅) が減少し、カッター直径の 50 ～ 60% に近づくと、安定性が低下します。 カッターパスをプログラムするときも注意が必要です。 高い送り速度では、カッターパス方向のスムーズな移行が推奨されます。 90°回転はラジアル方向への過剰な噛み合いを引き起こし、ラジアル方向の力が大きくなりビビリが生じるため、絶対に避けてください。 方向を変えるときは、コーナーの円弧または半径をカッターの直径より少なくとも 50% 大きくプログラムします。 直線移動から円弧移動に移行するということは、送り速度を下げることを意味することに注意してください。 上に示した例では、送り速度を 33 パーセント削減します。

コーナーまたは円弧補間送り速度補正を決定するために使用される式は次のとおりです: ((2 × 円弧半径) – カッター直径)) / (2 × 半径)。

要約すると、高送りフライス加工では切りくずを薄くすることが重要です。 大きなリード角 (通常は 80° ～ 82.5°) によって生じる切りくずの薄化を補うために、送り速度を増加する必要があります。 ほとんどの場合、送り速度は、スクエアショルダーまたは 45° リード フライスを使用する標準の送り速度より 4 ～ 5 倍速くなります。 大きなリード角は、軸方向の DOC をある程度制限しながら、切削抵抗の大部分を軸方向にスピンドルに押し上げ、安定性を高め、長いリーチ能力を可能にします。

カーレースと同じように、コーナーに進入したり、カッターパスの方向を変更したりするときは注意が必要です。 送り速度補正計算を使用して送り速度を下げ、方向を変えるときに滑らかな円弧または半径のツールパスを使用して、過剰なカッターの噛み合いやびびりを防ぎます。 高送りフライス加工を正しく適用すると、生産性の高い金属除去プロセスとなり、深いキャビティやリーチの長い用途では救世主となる可能性があります。

高送りミーリングと同様に、高速ミーリングも切りくずの薄化を補うために送り速度を上げることを意味しますが、これは工具のリード角によるものではありません。 高速フライス加工における切りくずの薄化は、切削におけるカッター直径の半径方向の係合が制限されることに起因します。 旋削加工中、切りくずの厚さは一定になります。 ただし、フライスは平面ではなく円弧で切削します。 切りくずの厚さは、切削円弧に対する刃先の位置によって異なります。 フライスカッターの直径が完全に切断に関与している場合、切りくずの厚さは入口と出口でゼロになり、回転円弧の中央で最も厚くなります。 すべての金属切断作業と同様に、切りくずの厚さを管理する必要がありますが、切りくずの厚さは送り速度と必ずしも等しいわけではないことに注意してください。

リード角について説明したときに、切りくず薄化の概念を初めて導入しました。 リード角が大きくなるにつれて、切りくずの厚さは薄くなり始めます。 通常の旋削加工では、リード角に対する切りくず薄化係数が適用されると、切りくず厚さは同じままになります。

フライス加工では、リード角のための切りくずの薄化とラジアルかみ合いのための切りくずの薄化の両方を考慮する必要があります。 結果は「平均チップ厚さ」またはhmと呼ばれます。 さて、物理学を専攻している人が私に腹を立てる前に、hm はグループの中央にある点の尺度を意味する物理学用語です。 平均とはまさにそのことです。 グループ全体の平均。 なぜ金属切削業界がこの 2 つを混同することにしたのかはわかりませんが、混同したのですから、私はこの茶番劇を続けます。

カットにおけるカッター回転の開始、中間、終了時の切りくず厚さはゼロであることに注意してください。 チップは中心線上で最も厚くなります。 平均 hm は、カットの中心線とカットの始まりと終わりの間に位置します。

では、なぜ平均切りくず厚さを気にするのでしょうか? 覚えておいてください: チップを作るには何が必要ですか? 熱と圧力。 熱をチップに伝えたいのです。 ここで平均切りくず厚さ (hm) が関係します。 平均的な切りくずの厚さは、エッジの処理、T ランドまたはホーンよりも大きくなければなりません。そうしないと、フライスがサンドペーパーになります。 超硬は切削を好みます。 こするのは好きではありません。 こすると制御不能な摩擦と熱が発生し、工具の寿命に悪影響を及ぼします。 ここで、刃当たりの送りの式が登場します: fz = hm × √(D1/ae) × cos(K)。

この方程式は難しそうに見えますが、実際はそうではありません。これが成功と失敗の大きな違いになります。

高送りフライス加工の鍵は、工具のラジアルかみ合い (ae) と、それが平均切りくず厚さ (hm) および刃または刃あたりのプログラムされた送り速度 fz に与える影響との関係を理解することです。 カッター直径の半径方向の噛み合いが減少すると、発生する半径方向の切りくずの薄化を補うために、プログラムされた送り速度を増加する必要があります。 この式を使用すると、希望の平均切りくず厚さ (hm) を達成するために、溝またはチップごとに必要なプログラムされた送り速度 fz を計算できます。 ほとんどの切削工具メーカーは、特定の工具の刃先処理のサイズと形状に基づいて、fz (刃当たりの送り) 値と hm 値の両方を提供しています。 フルートまたはインサートごとに必要な送り速度を計算したら、テーブル移動の IPM (インチ/分) を計算するのは簡単です。 ほとんどの場合、IPM の送り速度は標準の送り速度より 4 ～ 5 倍以上速くなります。

高送りフライス加工では、高い送り速度と高い軸方向切込み深さおよび特定のカッター パス戦略が組み合わされて、高い切りくず除去率が達成されます。 半径方向の噛み合いが減少することによって生じる半径方向の力が減少するため、より高い軸方向の切込み深さが可能になります。 通常、軸方向の深さは直径の 2 倍を超え、直径の 6 倍までが達成可能です。 より大きなねじれ角を使用すると、ラジアル力をさらに低減でき、より多くの切削力がスピンドルに加わります。 より高い軸方向切込み深さでの切りくず排出は問題になりません。これは、より高い半径方向のかみ合いの場合のように切りくずが溝内に密集しないためです。 また、切りくず排出が容易なため、より多くの溝やインサートを備えた工具を使用できるようになり、送り速度がさらに向上します。 より多くの溝とインサートを備えた工具は、通常、小さなチップガレットまたは溝スペースによりコア直径が大きくなり、剛性、剛性、安定性がさらに向上します。

これらの利点に加えて、高速フライス加工は工具や部品に伝わる熱量も減少させ、工具寿命を延ばし、部品の加工硬化の可能性を減らします。 それは直感に反します。 高速と聞くと高熱を思い浮かべます。 ここでは真実ではありません。 フルスロットの用途では、カッターの直径全体がワークピースに係合するか、カッターが 180° の円弧全体で係合します。 この高い噛み合い弧は、刃先が長時間にわたって切断に関与することを意味し、その結果、より多くの熱が発生します。 係合の半径方向または円弧が減少すると、各切れ刃がワークピースと接触する時間が減少するため、発生する熱が減り、切断間の切れ刃の冷却時間が長くなります。

この熱の削減にはいくつかの利点があります。 高炭素鋼やステンレス鋼の加工硬化を防止し、高融点金属や超合金を加工する際に工具に戻る熱伝達量を低減します。 結論: 工具寿命が向上します。 これらすべての肯定的な結果の中で、何が問題になるのでしょうか?

本当の落とし穴はありませんが、従う必要のある基本原則があります。 機械、主軸、ホルダー、治具などの加工機構全体の剛性は常に重要です。 工具に一定の負荷を維持することが重要であり、特定の工具経路が必要です。突然の急激な方向変更は禁止されています。

トロコイド ミーリング、ダイナミック ミーリング、ボリューム ミーリング、またはスライスは、最新の CAD/CAM ソフトウェアでサポートされているいくつかのカッター パス戦略であり、高速および高送りの加工を支援します。 多くの場合、部品を完成するには複数の戦略を組み合わせる必要があります。

床上のチップが多ければ多いほど、外に出される部品も多くなるということを忘れないでください。

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