有望なセグメント

現代の金属切削において 5 軸加工の人気が高まっていることは明らかです。 5軸加工は、ワークの位置を変えることなく複雑な形状の部品を1回のセットアップで加工できる、高い加工精度、サイクルタイムの短縮など大きなメリットをもたらします。

ワークピース製造の高度な技術により、精密鍛造、鋳造、および積層造形 (AM) の主流化の能力が向上しました。 その結果、ワークピースの形状が複雑になり、切削加工による加工代と材料が減少し、ワークピースの最終形状を反映した最終結果が得られます。 幾何学的に複雑な表面の仕上げおよび中仕上げを目的とした高性能切削工具に対する要求は、現在非常に重要になっています。

ボールノーズフライスは、3D 表面を加工するための伝統的なツールとみなされます。 ボールノーズカッターは、フライス加工における中仕上げおよび仕上げプロファイル用の最も一般的な工具です。 5 軸マシニング センターの分野の進歩と最新の CAM システムの大きな進歩により、セグメントまたはバレル形状のエンドミルと呼ばれる、異なる切削形状を備えた工具が登場しました。 これらのツールは機械工にはよく知られていますが、依然として無視されています。 5 軸加工と CNC ソフトウェアおよび複雑な工具構成のコンピュータ モデリングを組み合わせたものにより、サーキュラ セグメント エンドミル アプリケーションの使用が再び注目を集めています。

図 1 – 楕円形超硬ソリッドエンドミルは曲面形状の加工に効果的なツールです

これらのエンドミルの刃先は、工具の公称半径よりも大きな半径を持つ円の一部を表す円弧です。 比較のために、ボールノーズカッターでは工具半径は刃先の半径です。 「パス技術」セグメントタイプのエンドミルを使用して表面を加工すると、ボールノーズカッターと比較して大幅にステップサイズを大きくできるため、切削時間が短縮されます。 3 軸 CNC 制御の切削プロセスでは、複雑な表面を加工する場合に樽型切削工具の正しい位置を保証できません。 5 軸加工コンセプトにより、セグメントエンドミルの利点を最大限に活用できます。

セグメントエンドミルは、工具軸に対する刃先の向きに応じて、純粋なバレル、テーパーバレル、レンズ、楕円形または放物線形状などのさまざまな形状を持ちます。 工具の刃先の形状により、工具の用途が決まります。 たとえば、レンズ形状の工具は 5 軸と 3 軸の両方の機械に適していますが、テーパーバレルプロファイルのエンドミルは 5 軸機械用です。 セグメント カッターの設計は、究極の工具精度を実現し、切削工具の歯数を最大化するマルチフルート ソリッド エンドミルに採用されています。

図 2 – 費用対効果の高いマルチマスター コンセプトは、円形セグメント ミーリング ヘッドの採用に成功しました

イスカル Neobarrel ツールラインには、いくつかのツール ファミリが含まれています。 直径8mm～12mmの超硬ソリッドエンドミル（SCEM）です（図1）。 10mm楕円形の超硬ソリッドエンドミルは、半径85mmの円弧状外周刃を備えています。 このエンドミルは、10mm ボールノーズカッターと比較してステップサイズの再現性が 4 倍であり、同等の加工面仕上げ品質を実現します。

イスカル マルチマスターツールラインは、交換可能な超硬ヘッドを搭載した組み立て済みツールを指します。 このラインは、SCEM と同じ切削形状と直径範囲を備えた新しいバレル型ヘッドを提供し、5 軸加工機用のマルチマスター ライン内で幅広いオプションを提供します (図 2)。 マルチマスターツールラインに搭載されている交換可能なヘッドコンセプトは、真の経済的利点を備えた超硬合金の合理的な使用を保証します。 多様なツールボディ、エクステンション、リデューサにより、複雑な加工プロジェクト向けにモジュール式ツールアセンブリをカスタマイズできます。

最近、イスカルは単一インサート工具の設計原理を利用した新しいセグメント エンドミル ファミリを発表しました (図 3)。 超硬ソリッドエンドミルはもちろんのこと、交換可能な超硬ヘッドを備えたカッターと比較すると、シングルインサート工具の精度パラメータが低いことは周知の事実です。 2 つの歯を備えた 1 つのインサート工具が、複数フルートの SCEM または超硬ヘッド工具とどのように競合するかを分析すると、精度が損なわれる可能性があります。

図 3 – 1 インサートのバレル形状カッターは、重要なコンポーネントの複雑な表面を加工する際に高性能パラメータを実証します

単一インサートセグメント工具設計の合理性について生じた疑問を払拭するには、いくつかの側面を考慮する必要があります。 シングルインサートツールのコンセプトにより、セグメントミルの直径範囲が拡大し、コスト効率が向上します。 これらのカッターの呼び径は 16mm ～ 25mm です。 耐久性のあるインサート構造と高剛性のインサートクランプにより、超硬ソリッドエンドミルやヘッド交換式ヘッドの推奨送り値と比較して一刃あたりの送りを大きくすることができます。 これにより、生産性の高い加工を行うための適切なレベルの送りと速度が保証されます。

動作安定性が悪い場合には、歯数を減らすことで振動抑制に貢献します。 BallPlus ツール ファミリに取り付けられたインサートは、インサートのみの使用で工具をセグメント エンドミルに変換できます。 イスカル BallPlus ツールには、ツール本体、アダプター、エクステンションの多様な選択肢が含まれており、ツールのカスタマイズが大幅に簡素化されます。 単一インサート セグメント ツールの設計を選択することが、より論理的で正当化されるようになりました。

図4 様々な設計思想を有機的に組み込んだバレルエンドミルのセグメント

現代の製造業では、樽型ミルが有望です。 金属加工業界では、多数の切断バレル設計を適用する多くの用途が見つかりました。 これらには、超硬ソリッド エンドミル、ヘッド交換式カッター、シングルインサート工具 (図 4) が含まれており、これらはすべて、挑戦的な将来を伴うプロファイル フライス工具の完全なセグメントを形成しています。

詳細については、イスカル 南アフリカ (TEL: 011 997 2700) にお問い合わせいただくか、www.iscar.com をご覧ください。