マルチ

エンドミルは伝統的に 2 ～ 4 枚の刃で作られており、最も古い機械加工プロセスの 1 つであるフライス加工で使用されます。 最先端のソフトウェア、工作機械、斬新な戦略、絶えず改善され続ける技術、およびツール自体の設計の更新により、21 世紀でもフライス加工は役に立ち続けます。 これらのメタルイーターの技術を習得した機械工は、優れた部品を生産しながら、作業時間とコストを節約できます。

「一般的で伝統的なアプローチでは、機械工がより多くの材料（除去）や荒加工にエンドミルを使用する場合、工具がより多く埋め込まれると、使用する溝の数が減ります」とGWS Tool Groupのエグゼクティブバイスプレジデント、ドリュー・ストラウチェン氏は述べています。 、フロリダ州タバレス。 「一般的な常識では、荒加工には 2 枚刃または 3 枚刃のエンドミルが使用され、中仕上げ加工および仕上げ加工には 4 枚、5 枚刃、さらにはそれ以上の刃が使用されます。」

ただし、伝統や慣習は変更される可能性があります。

「現代の機械加工技術や戦略は、その知恵を真にひっくり返すものがたくさんあります」とストラウヘン氏は語ります。 現在では、より多くの馬力を備えたより高速な機械と、より高速でより正確なスピンドルにより、ダイナミック ミーリングとしても知られる高効率ミーリング (HEM) やトロコイド ミーリングなどの積極的な加工戦略が可能になりました。

「ダイナミックミーリングは、エンドミルの刃先のかみ合い時間を短縮するために、軸方向の切込み深さ（DOC）を大きくし、半径方向のDOCを小さくして行われる方法として定義されます。これにより、工具とスピンドルにかかる力負荷が軽減され、切削熱の発生を抑制しながら、除去される材料の量も増加します」と、イリノイ州セントチャールズにある OSG USA Inc. の製品エンジニア II であるタイラー・ハシズメ氏は述べています。

ダイナミックフライス加工は、トロコイドフライス加工プログラムを作成する CAD/CAM ソフトウェアの機能に依存しています。 複雑なトロコイドプログラムを高速に読み取るフライス盤。 主軸とテーブルを高速に移動できる機械。

「これらの条件が満たされれば、高効率が達成されるだけでなく、工具寿命や機械主軸の寿命も大幅に延長される可能性があります。」と橋爪氏は述べています。 「このような環境では、エンドミルの切りくずポケットを大きくして切りくずの排出を考慮することよりも、刃数を増やして工具剛性と送り速度を高めて高効率を達成する方法が重要です。」

従来の機械加工における直線状のラジアル ツールパスとは対照的に、トロコイド ミーリングでは、工具への負荷と摩耗を軽減するために、ラジアル DOC が低いスパイラル (または D 形状) ツールパスが使用されます。 トロコイド ミーリングでは、工具を使用してその切削直径よりも広いスロットを加工するため、同じ工具を使用してさまざまなサイズのスロットを作成できます。 これにより、部品の要件に応じて、ツール カルーセル内のスペースが解放され、ツール交換の時間を節約できます。

これらの戦略は、機械工の仕事への取り組み方を変え、機械工の間では荒加工と仕上げ加工の両方に多刃エンドミル (刃が 5 つ以上あるエンドミル) を使用することが一般的になってきており、工具カルーセルに工具を充填する必要がなくなりました。各種エンドミルを取り揃えております。 これらの最新の戦略により、工具を部品に埋め込む必要性が軽減され、エンドミルの破損や部品の故障につながる可能性のあるフルートのガレットに切りくずが詰まるという心配も軽減されます。

あるミルを別のミルに交換する必要がなくなり、より最先端の技術を採用することで、今日の機械工はより速く作業できるようになり、生産性の向上につながります。

問題は、機械工がいかにして物理法則に反抗し、切りくずを詰まらせたり破損させたりすることなく、より高い刃の工具の速度を利用できるかということです。 答えは新しいプログラミング戦略にあります。 現在、高度なツールパス生成機能が組み込まれた CAD/CAM ソフトウェアにより、プログラマーは、ツールが危険ゾーンに入るのを防ぎながら、より効率的なツールパスを迅速に生成できます。 ソフトウェアのアプローチは非常に特殊であるため、ミルが部品に過度に関与することはありません。 ユーザーは CAM ソフトウェアに「この量の工具の関与を超えたくない」と伝えると、アプリケーションは、工具が定義した点を超えて関与しないようにするために必要なツールパスを作成します。

テネシー州フランクリンの Horn USA Inc. のトレーニングおよび技術スペシャリストである Edwin Tonne 氏は、マルチフルート エンドミルの用途として認識されているのは、ワークの半仕上げおよび仕上げ加工であると述べました。 「しかし、実際には、ショップが仕事を再プログラムする気があるのであれば、マルチフルートはラフにもポケットにも使用できます」と彼は言いました。

Tonne 氏は、最新の CAM ソフトウェアがトロコイド フライス加工や高ダイナミック フライス加工などのプロセスを可能にするのに役立つという Strauchen 氏の意見に同意しました。 「CAM ソフトウェアは、切りくずの厚さを管理するハイダイナミックミリングにおいて非常に優れています。」と彼は言いました。 「つまり、荒削り作業に使用できます。」

Tonne 氏はまた、このソフトウェアにより生産性の向上につながるプロセスが可能になることに同意しました。 トロコイドフライス加工では、「切断中に非生産的な時間が発生しますが、小さなエンドミルでも非常に大きな軸方向のDOCを取得できるため、[プロセス]はそれを補って余りあるものです」と彼は言いました。

最新の CAM ソフトウェアによって可能になった新しいプロセスは、半径方向の噛み合いが少ない状態で加工する必要がある硬質材料の加工に恩恵をもたらします。そうしないとエンドミルが破損する危険があります。 たとえば、50 ～ 60 HRC を超える鋼を加工する場合、2 枚刃エンドミルは折れる可能性があります。

「しかし、高速技術と低いラジアルかみ合いを備えたマルチフルートエンドミルを使用すると、スロットやその中にあらゆる種類のフィーチャをフライス加工することができます」とトン氏は言いました。

新しいソフトウェアと加工技術は、古い機械をピカピカの新しいモデルのように動作させるのにも役立ちます。 「中程度の速度の機械を所有している場合、多くの場合、中程度の機能を持つ古い機械でも、新しい加工戦略と連携していれば、最新の高効率加工やツールパス戦略を活用できます」と Strauchen 氏は述べています。 「それを解決する最善の方法は、最新のプログラミング技術に精通した専門家を招いて、顧客が持っているものを最大限に活用できるよう支援することです。」

多刃エンドミルと CAM ソフトウェアに関しては、小規模ショップにとってさらに心強いニュースがあります。 「これらは、40 テーパーのような低出力で小型のテーパー機械に最適なツールです。マルチフルートを使用すると、軸方向に深い切り込みを入れ、安定性のためにツールの長さを使用することで半径方向の力のバランスを取ることができるからです」と、国家のマット・クリンチ氏は述べています。製品スペシャリスト - フライス加工、イスカル USA、テキサス州アーリントン。 「これらの小型テーパー機械では、大きな切込み幅で深い放射状の切込みを入れると、曲がり始め、アセンブリが倒れてしまいます。」

これらのツールを HEM/VoluMill 環境 (カリフォルニア州ムーアパークにある Celeritive Technologies のツールパス ソフトウェア) で使用すると、アセンブリの災害が軽減されると同氏は述べています。 このアプローチにより、小型のテーパー マシンが大型のテーパー マシンと競合できるようになります。 「我々が達成できる金属除去率は、50テーパーやHSK A100などのより大きなテーパー機械で材料を荒削りする標準的な方法を実際に上回っていないとしても、非常に近い速度です」とクリンチ氏は述べた。 その結果、小型のテーパーマシンは安価で習得が容易なため、業界の幅広い分野で競争力を得ることができます。

「すべての CAM システムは、この種のプログラミングに対して異なる名前を持っています」と彼は言いました。 「HEM、VoluMill、さまざまな種類があります。本当に包括的な名前を付けたい場合は、それは「最適化された荒加工」になります。 これらの CAM システムはそれを非常に簡単にします。これが切削直径の幅のパーセンテージであると言うだけで、高面の映像や送り速度の補正に関する多くの逆計算を実行します。ツール パスを計算してくれます。ただそれだけです。小柄な選手が競争するのがずっと簡単になりました。」

ただし、クリンチ氏はいくつかの警告を発している。 この戦略を使用する場合、工作機械の加速/減速レートを高くする必要があります。これは、工具の動きが小さくなると、速度を調整するために機械がさらに増減する必要があるためです。 工作機械は、より長いプログラムのためにより多くのメモリを必要とし、スムーズに実行するために十分な「先読み」つまりバッファ スペースも必要とします。 マシンがコードを十分に速く読み取ることができない場合、マシンは追いつくためにぎくしゃくしたり、停止したり、停滞したりするという。

多刃エンドミルを使用すると、このように小さな金属のバイトを得ることができ、どのようにして生産性が向上するのでしょうか? 「マルチフルートの通常の動作では半径方向のかみ合いが減少するため、たとえば直径の 25 パーセント未満になると、接触弧が小さくなります」とホーンのトン氏は述べています。 これにより、通常の切断速度範囲の 2 ～ 3 倍の使用が可能になります。

DOCも増やすことができます。 たとえば、機械工は、チタン 6AL-4V に直径 5/8 インチ (1.6 cm) の 2 枚刃エンドミルを使用し、フルスロット加工と直径の 1 倍の DOC を使用して 130 sfm でプロセスを実行し、1.49 in3/ の生産性を実現できます。 (24.4 cm3/min.)。230 sfm、0.019 インチ (0.048 cm) の半径方向のかみ合わせまたは切込み幅、および直径の 2 倍の切込み深さを備えた 8 枚刃エンドミルで同じプロセスを実行すると、生産性が 1.57 に向上します。 in3/分 (25.7cm3/分)。 「つまり、生産性の純利益はかなり大きいのです」とトン氏は言う。

溝を追加することにより、機械工は、溝数が少ないエンドミルと比較して、溝ごとの送りを減らしながらも同じ送りを維持できます。 たとえば、1 刃あたり 0.002 インチ (0.005 cm) の 4 枚刃エンドミルの場合は、5 枚刃エンドミルを使用し、1 枚あたりの圧力を下げて同じ送りを維持します。 「生産性を低下させることなく工具の摩耗を軽減できます。直線送り速度とサイクルタイムは同じままですが、各フルートが必要とするセクションが減少します。」とトン氏は言いました。

ただし、サイクルタイムと工具寿命を同一視しないでください、とクリンチ氏は言います。 機械が 6 時間稼働したからといって、6 時間の工具寿命を使用したわけではありません。 接触弧が短いため、エンドミルはその時間のほんの一部しかワークピースと係合していない可能性があります。 「工具の寿命を最大限に引き出すために、このことに細心の注意を払ってください」と彼は言いました。 「そうしないと、お金をテーブルの上に置き忘れてしまうかもしれません！」

ただし、溝の数が増えると、切りくずの生成と排出が問題になります。 アプリケーションとターゲット材料に合わせて半径方向のかみ合いとテーブル送りを調整することで、これらの懸念を軽減します。 特定の用途に適したツールを選択する。 そして、多数のフルートに合わせて調整されたツールを選択します。たとえば、フロントエンドに向かってより大きなフルートスペースを可能にする特定のコア設計を備えたツールや、切りくず形成を最適化する設計を備えたツールを選択します。

「非常に重要なのは、提供できるクーラントの量と、クーラントの流れの方向が切削ゾーンからの切りくず排出を最大化することです」と、ドイツ、フュルトの Kennametal 社のソリッドエンドミル担当シニアプロダクトマネージャー、Bernd Fiedler 氏は述べています。 「場合によっては、高圧空気を使用して切りくずを作業エリアから除去し、特にポケットでの切りくずの詰まりを防ぐことができます。」

フィードラー氏によると、所定の直径あたりの溝の数が増えると、エンドミル上の溝のスペースが小さくなります。 材料とその特定の切りくず形成挙動に応じて、十分な切りくず排出が重要であり、注意深く観察する必要があります。 一般に、切断された材料はコアまで移動し、その後壊れたり転がってチップになりますが、さまざまな材料とその傾向を読み取る方法を知っておくと役立ちます。 45 HRC までの鋼は、合金の種類によって異なりますが、転がり、破損する傾向があります。 硬化鋼は脆く、薄い切りくずが発生します。 一般に、ステンレス鋼は転がる傾向が少ないですが、これは合金にも大きく依存します。 鋳鉄は粉塵粒子に砕けます。 チタンはカールする傾向があり、利用可能なフルートのスペースがすぐに埋まってしまいます。

「チップ形成が不十分であることを示す一般的な指標がいくつかある」とフィードラー氏は述べた。 「切りくずは非常にカールしたり波打っていたり、刃先が均一でなかったり、色が濃い場合があります。たとえば、刃先を転がる側の光沢がなくなり、色の変化が見られる場合などです。」

切りくず形成が適切でない場合はどうすればよいですか? 「残念ながら、これに対する単純な答えはありません。それは用途と材料によって異なります」とフィードラー氏は述べた。 切りくずの色が変化する場合は、作業ゾーンへのクーラント供給を改善する必要があります。 振動がこのすべての原因である可能性があるため、ツールとワークピースのクランプをチェックする必要があります。 送り速度と軸方向 DOC を変更することも役立ちます。 切りくずのカールや波打ちは送り速度が高すぎることを示していることが多いため、送り速度を調整することで解決できますが、十分な平均切りくず厚さを維持することが重要です

1本のエンドミルの刃数に制限はありますか？ オーエスジーの橋爪氏によると、エンドミルの主な製造方法は自動NC研削盤を使った研削だという。 このような機械を使用して製造される限り、CAD/CAM アプリケーションの機能と研削盤自体 (特に砥石のサイズ) により、作成できる溝の数に制限が課せられます。 「製造されるエンドミルの外径が大きくなるほど、1つの刃に使用できるスペースが大きくなり、より多くの刃を製造できるようになります。」と橋爪氏は言います。 溝の最大数は工具の直径によって決まります、と Tonne 氏も同意します。

彼が業界で見た限りでは、1.25 インチ (3.18 cm) の工具で 20 個の刃が最大です。「これだけの刃があれば、使用可能な刃の体積が限られているため、半径方向のかみ合いは 10% よりはるかに小さくなります。」と彼は言いました。 「そのため、ほとんどの用途での実用性が低下するか、作業を純粋な仕上げのみに限定し、その他のことはあまり行わなくなり始めます。」

除去する素材のことを忘れないでください、とクリンチ氏は言いました。 「理論的には制限はないが、チップが正しく形成される場所が必要だ」と同氏は言う。 ISO P、ISO M、高温合金などの通常の日常的な材料では、フルートの数に制限が必要です。 経験則では、工具の直径が 1 ミリメートルごとに 1 本のフルートが得られる、と彼は言いました。 たとえば、直径 1/2 インチ (12.7 mm) の工具の場合、有効な最大刃数は 12 であり、直径 1 インチ (25.4 mm) の工具の場合、有効な最大刃数は 25 です。実用性を考えれば、それは良い方法だ」とクリンチ氏は語った。

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