正面フライス加工について | 広州チタニオ株式会社

大径フライスは、大きな切込み幅のツールパスを使用できます。京セラ精密工具

すべての機械工にとって避けられない 3 つの確実性が存在します。それは、死亡、税金、インサートの摩耗です。

そして、3 つのうち、残念ながらある程度制御できるのはインサートの摩耗だけです。実際、制御されていないインサートの摩耗は工具寿命を短縮し、予測不可能性を生み出し、最悪のシナリオでは計画外のダウンタイムを引き起こすため、必要に応じて調整を行い、計画を立てて監視する必要があります。

1 点旋削加工では、インサートのインデックス作成はそれほど大きな問題ではありません。しかし、12 個のインサートを保持するカッターを使用して正面フライス加工を実行している場合はどうなるでしょうか?

正面フライス加工は、定義上、断続的な切削プロセスです。それは多くの影響を生み出します。

まず、操作を定義しましょう。正面フライス加工は、今日の金属製造工場で最も一般的なフライス加工作業の 1 つです。この操作では、カッターはワークピースに対して垂直に配置されます。この操作では多くの進入角度を使用できますが、最も一般的な 2 つは 45 度と 90 度です。

フェースミルは通常、ワークピース上の平らな表面または面をフライス加工するために使用されます。大径フライスは、大きな切込み幅のツールパスを使用できます。メーカーによって、また機械工やショップの好みによっても、この切断幅は異なる場合があります。

「正面フライス加工では、切りくず形成条件とミルの歯への負荷の最適な組み合わせは、切削幅がミルの直径の 70 ～ 80% のときに観察されます」と、オンタリオ州オークビルにある ISCAR Tools のテクニカルマネージャー、アンドレイペトリリン氏は述べています。

Petrilin 氏によると、この切削幅と工具直径の関係は、荒加工段階と仕上げ段階の両方で同じままです。

「荒フライス加工は高い金属除去率 [MRR] に重点を置き、仕上げフライス加工はフライス加工面の正確な精度を保証します。仕上げフライス加工は、荒フライス加工と比較して大幅に小さい切込み深さとより高い工具精度特性を特徴とします。ただし、幅と幅の推奨関係は次のとおりです。」切込み量とフライス加工直径は変わりません」と彼は言いました。

京セラプレシジョンツールズ (ノースカロライナ州ヘンダーソンビル) のインデクサブルツール部門テクニカルセンターエンジニアリングマネージャーの Todd Rucker 氏も、大規模な契約を利用するようアドバイスしています。

効果的な切りくず排出は、正面フライス加工における高性能と工具寿命の延長にとって重要な要素です。イスカルツール

「私は一般的に、どの正面フライスでも、カッターの直径の少なくとも 50 パーセントをかみ合わせるようにお勧めします。カッターの直径の少なくとも半分をかみ合わせている場合は、強度の高い部分に当たっていることになります。インサートのエッジの部分です」と彼は言いました。

つまり、工具の直径の少なくとも半分と噛み合っている場合、切削に入るすべてのインサートはインサートの最も強い部分に当たることになります。

「材料を打つ際に 90 度で入ってインサートが最も強い場所に当たるのではなく、インサートに過度の摩耗を引き起こし、インサートを損傷する可能性さえあります。そのため、一般に少なくとも 50% のかみ合いを推奨しています。」」とラッカー氏は語った。

ミルで複数のパスを作成するときに注意すべきことの 1 つは、ピックアップラインの作成です。ミルが部品を横切ると、材料が変形して小さな「隆起」が作成されます。

「複数のパスを作成する必要がある場合、これは正面フライス加工における最大の欠点の 1 つです」とラッカー氏は述べています。「パス間には常に何らかのピックアップラインが発生します。これを最小限に抑えるには、特定のカッターがどのように設計されているかを確認する必要があります。公差がより厳しいものが最適です。」

チップのグループ内で単一のワイパーチップを使用することも、フライス加工パスの後に残る表面仕上げを改善するのに役立ちます。 Rucker 氏によると、カッターに他のインサートがいくつあっても、ワイパーインサートは 1 つだけ使用されます。

スピンドルの負荷を監視することを忘れないでください。他のフライス加工と同様、これは何かが正しくないことを示す可能性があります。

インサートのタイプ、形状、コーティング、グレードの選択は、複数の要因によって決まります。これらの選択は連携して機能し、目標を達成するために相互に依存します (通常、高い MMR または良好な表面仕上げを意味するわけではありませんが、常にそうであるわけではありません)。

「インデックス可能なインサートは別個の要素ではなく、システム全体の不可欠な部分です」とペトリリン氏は述べています。「たとえば、荒フライス加工では、フェースミルを使用することで高いMRRを目標にします。これにより、ハードな切削条件（高い機械的および熱的負荷）下でより大きな切込み深さが可能になります。刃先交換式フライスを使用する場合、最大切込み深さはインサート寸法の関数であり、それによって必要なインサートサイズが決まります。刃先交換式インサートを最大限に経済的に使用するには、切れ刃を有効に使用する必要があります。切込み深さがインサートの少なくとも 70% に達する場合、長さを切断すれば、非常に効率的な結果が保証されます。」

超硬インサートは片面または両面にすることができ、当然のことながら、使用できる刃先交換式切れ刃の数に影響します。荒加工では、大きなDOCが使用されるため、チップは高い負荷に耐えます。刃あたりの最大送りと組み合わせると、この負荷は増加します。荒加工に使用するインサートは堅牢である必要があります。

摩耗をチェックする一般的な方法は依然として目視検査です。イスカルツール

切込み角 45 度のチップは切りくずを薄くする効果があり、特に突き出し量が長いセットアップにおいて振動が低減されるため、生産性の向上が可能になります。

切込み角90度のチップは、90度の形状を加工する必要がある場合に使用します。また、薄肉部品のフライス加工にも使用できます。

「インサートのコストはおそらく総製造コストの 2% 未満です」と Rucker 氏は言います。「重要なのは、どれだけ多くの部品を製造できるかです。すべては、1 分間に除去されるインチ数で測定される金属除去率です。インサートのインデックス作成の回数よりも、金属除去率のことを心配してください。」

計算はうまくいきます。 1 分あたりに除去する材料が多ければ多いほど、より多くの部品が製造され、ショップが 1 日に得られる収益が増加します。

優れたフライスインサートには強靱な材種が必要ですが、他の要素も重要です。特に正面フライス加工の場合は、PVD コーティングを施したインサートを選択してください。ただし、特定のマテリアルではこのルールが破られる可能性があります。たとえば、鋳鉄をフライス加工する場合、鋳鉄は通常、他の金属ほど機械加工が難しくないため、CVD コーティングされたインサートを使用できます。

「材種を正しく選択すると、フライス加工作業がはるかに簡単になります」とラッカー氏は言います。「当社にはスチール用のグレードがあり、ステンレス専用のグレードもあります。一部のスチールとステンレスは、特に 300 シリーズステンレスの場合にクロスオーバーします。しかし、pH ステンレスになると、別のグレードが必要になります。、より厳しいグレード。」

高温合金には専用のグレードもあります。メーカーの推奨事項に注意する必要があります。

カッターを選択するということは、カットでアクティブにするインサートの数を選択することを意味します。カッターのインサートの数が少ないということは、工具の圧力が少なくなることを意味しますが、同時に金属の除去も少なくなります。

工具メーカーによっては、カッターを粗目、細目、極細として指定している場合があります。あなたの特定の操作は、これら 3 つのカッターのいずれかに適している可能性があります。 Coarse はインサートの数が最も少なく、fine はインサートの数を増加させ、Extra Fine は通常 2 つのインサートジャンプでさらに増加します。

「より細かいピッチのカッターには、より多くのインサートが搭載される可能性があります」とラッカー氏は言う。「そのカッターにさらに 2 つのチップを取り付ける場合、そのカッターにはさらに多くの刃を取り付ける必要があります。これにより、切りくず排出に影響が出る可能性があります。」

カッター、材種、インサート、コーティングを正しく選択すると、フライス加工作業がはるかに簡単になります。

ピッチと刃数は工具圧力に影響します。それは、40 テーパーのマシンで投影するために実行する必要があるか、50 テーパーのマシンで実行する必要があるかの違いを意味する可能性があります。

切削速度と送りは、加工される材料、インサートとそのすべての変数、および全体的な動作の安定性に応じて設定されます。間違った速度と送りでのフライス加工は、切削性能の低下、工具寿命の短縮、さらには工具の故障につながります。

前処理またはテスト段階では、インサートの寿命を判断し、インサートの割り出しが必要になる前にどのくらいの部品または部品表面をフライス加工できるかを確認するのに役立つ条件が作成されます。この時点で、カッター内のすべてのインサートにインデックスを付ける必要があります。

ほとんどのインサートには、機械工がインサートにインデックスが付けられているかどうかを追跡できるように、コーナーに番号が付けられています。刃番号 1 から始めて、インサート全体が使用されるまで番号の付いた各刃に進むと、実行されたインデックスの数を追跡しやすくなります。

「各切削加工では、機械工は工具寿命推定の基礎として工具メーカーの推奨事項に依存し、その後、インサートの刃先を目視検査して摩耗を確認することで工具寿命を「調整」する必要があります。」ペトリリンは言いました。「製造現場の状況では、インサートの交換またはインデックス付けの指標は、インサートの目視検査、消費電力の増加、加工面の表面品質の変化、バリの形成、振動、さらには発生音の変化に基づいています。。」

工具寿命は、使用される速度と送り、DOC、材料の物理的および化学的特性、工作機械のセットアップなど、多くの要因の影響を受けます。不安定なワークホールディングは、間違った切削データを使用して工具を実行するのと同じくらい摩耗を引き起こす可能性があります。

機械工は常にインサートの長寿命を求めていますが、予測可能性は多くの加工において、それ以上に重要ではないにしても、同様に重要です。

「インサート工具寿命の予測可能性は、切削加工を成功させるための重要な要素です。これにより、安定した加工結果が保証され、効果的なプロセス計画が可能になり、生産コストの削減に大きく貢献します。」とペトリリン氏は述べています。

「フライス加工インサートの最大の要因はノッチです」とラッカー氏は言います。「これは、インサートの切込み線が同じ場所に当たり続けてボロボロになるとよく起こります。ノッチの場合は、実際には目に見えるノッチであり、見た目が非常に悪いかもしれませんが、最終的には、インサートを裏返してください。ノッチングが進むとインサートの角が折れてしまいます。」

正面フライス加工で一般的な次の摩耗パターンはクレーター摩耗です。

切込み幅がミル直径の 70 ～ 80% の場合の正面フライス加工は、切りくず生成とミル負荷の最適な組み合わせを提供します。イスカルツール

クレーター摩耗は、チップの上面にクレーターが現れるまで、切りくずがインサート上で何度も洗浄され続けることで発生します。

ノッチングとクレータ摩耗はいずれもインサートの致命的な故障につながる可能性があり、それにより加工プロセスが不必要に停止する、つまり計画外のダウンタイムが発生します。

適切な切りくず排出を行うことは、正面フライス加工を成功させるための重要な要素です。ウェットカットかドライカットかに応じて、いくつかの異なる方法で行うことができます。

ジオメトリを使用します。 Petrilin 氏によると、チップのすくい面の設計は切りくず生成と切りくずの流れの両方に貢献します。チップ切れ刃の切りくず分割および切りくずチョッピング形状により、幅の広い切りくずが小さなセグメントに分割され、切りくずの排出が容易になります。

クーラントを使用してください。クーラントは、工具の刃先にかかる熱負荷を軽減するために必要です。ただし、それだけではありません。

「クーラントのもう 1 つの重要な機能は潤滑であり、これにより材料の除去が促進され、切りくずの流れが改善されます」とペトリリン氏は述べています。

クーラントの使用戦略とクーラントの選択は、ワークピースの材質とその材質構成を含む工具の選択によって異なります。

「冷却戦略は重要です」とペトリリン氏は言う。「たとえば、高圧冷却 (HPC) では、薄く扱いやすい切りくずが生成されます。準乾式フライス加工における最小量潤滑 (MQL) では、ほぼ乾燥した状態の加工ワークと切りくずが生成されるため、部品の洗浄と切りくずの処理がはるかに簡単かつ迅速になります。。」

空気を使用してください。実際の乾式切削では、エアブラストによって切りくずの排出が容易になる場合があります。クーラントの使用の選択は、切断する材料や工場の好みなど、多くの要因によって決まります。専門家の意見でもさまざまです。

クーラントを使用すると、ホットインサートは急速に冷却され、熱衝撃が生じます。 Rucker 氏によれば、この熱衝撃により摩耗が増加し、工具寿命が短縮されるとのことです。

「クーラントとフライス加工は通常、混合しません」とラッカー氏は言う。「高温合金をフライス加工する場合を除き、フライス加工中にクーラントを使用することはお勧めしません。チタンベースまたはニッケルベースの部品では、切削中に発生する熱がチップ内の作業ゾーンの外に出ることはありません。」

この発生した熱がワークピース内に留まると、これらの ISO S 金属は加工硬化されます。

「このような場合には、冷却剤を使用することを強くお勧めします」とラッカー氏は述べています。

これら 3 つの選択肢はすべて、ツールパスを明確にし、工具の切削を維持するために使用されます。ミルと加工面の間に切りくずが詰まり続ける場合は、プロセス全体を見直す時期が来ている可能性があります。捕捉された切りくずは表面品質を低下させ、振動を引き起こし、全体的なフライス加工パフォーマンスを低下させます。

Petrilin 氏によると、機械加工中に発生する切削抵抗は、結局のところ切削工具に対する機械加工された材料の抵抗になります。

これらの切削抵抗は、接線方向、ラジアル方向、アキシャル方向の 3 つの変形に分けられます。接線方向の切削抵抗は消費電力を決定し、他の 2 つはミルの軸に沿った荷重と軸に対して半径方向の荷重に影響します。

これらの力の間の相互関係は、主にミルの切削形状と刃先の角度に依存します。たとえば、切れ刃の角度を小さくすると、軸方向の切削抵抗は大きくなり、半径方向の切削抵抗は低くなります。切れ刃の角度を大きくすると、軸方向の力は減少しますが、半径方向の力は大きくなります。

ペトリリン氏は、切削工具の刃先角度はフェースミルの設計上の特徴であり、その用途に直接関係すると述べた。たとえば、正面フライスが開いた平面の表面を加工することを目的としている場合、45 度の角度を持つフライス設計が好ましいと彼は言いました。ただし、フライス面がショルダーで拘束されている場合は、90 度のフライス加工が必要です。

フライス加工の種類も重要です。 Petrilin 氏によると、高送りフライス加工を使用した粗面フライス加工は、刃先角度 10 ～ 17 度のミルで実行する必要があります。

設計上、フェースミルは、ラジアル方向であろうとアキシャル方向であろうと、これらの力によって生じる負荷をサポートするインサートと組み合わされて、機械工が望ましい性能と工具寿命を確実に得られるようにします。

編集者の Joe Thompson への連絡先は、[email protected] です。

ISCAR ツール、www.iscar.ca

京セラプレシジョンツール、www.kyoceraprecisiontools.com

ジオメトリを使用します。クーラントを使用してください。空気を使用してください。