速度と送りの基本を理解する
機械加工では、「速度」と「送り」という用語は、機械加工プロセスの有効性と効率を決定する 2 つの異なる、しかし相互に関連したパラメーターを指します。これらの要素は、工具寿命の最適化、製品品質の確保、生産性の最大化にとって重要です。
- 切断速度 (SFM): 切削速度は、多くの場合、表面フィート/分 (SFM) またはメートル/分 (M/min) で表され、工具の刃先が被削材を通過する速度の尺度です。これはワークピースと工具の材料組成の影響を受け、一般に材料の剛性が高いほど、より低い切削速度が必要になります。 SFM の場合、切削速度を計算する式は「V = πDn/12」です。ここで、「V」は切削速度、「D」は工具の直径、「n」はスピンドル速度 (毎分回転数) です。回転数）。
- 送り速度 (IPM): 送り速度は通常、インチ/分 (IPM) またはミリメートル/分 (mm/min) で測定され、工具がワークピース内に前進する速度を表します。このパラメータは、材料の除去速度、表面仕上げ、および工具の摩耗に影響します。最適な送り速度は、工具の形状、材料の硬度、加工操作などの要因によって決まります。送り速度の計算式は「F = n * f * N」です。ここで、「f」は歯あたりの送り、「N」はカッターの歯の数、「n」はスピンドル速度 (RPM) です。 。
- 切込み深さ (DOC) と切込み幅 (WOC): 速度と送りとは直接的には呼ばれませんが、切込み深さと切込み幅は機械加工プロセスに影響を与える重要な要素です。 DOC は工具がワークピースの表面を貫通する垂直距離を指し、WOC はカッターと材料の噛み合いの水平方向の測定値を指します。これらのパラメータを最適に選択すると、過度の工具の摩耗や破損を防ぎながら、効率的な材料除去速度が保証されます。
最適な加工効率を達成するには、速度と送りのこれらの基本を理解し、正しく適用することが重要です。切削速度 (工具が過熱することなく効果的に機能することを保証する) と送り速度 (工具の完全性や表面品質を損なうことなく効率的な材料除去を保証する) のバランスが必要です。実務者は、ワークピースの材料、工具の材料、および機械加工操作の特定の特性も考慮して、これらのパラメータの最も効率的かつ経済的な組み合わせを決定する必要があります。
速度と送りの計算における重要な要素
機械加工では、生産効率を最適化し、工具の摩耗を最小限に抑えるために、速度と送りの計算精度が最も重要です。重要な要素の選択がこれらの計算に影響します。
- 材料特性： 切削工具と被削材の硬度、強度、熱特性は、加工パラメータに大きく影響します。より複雑な材料は通常、工具の摩耗を減らすためにより低い切削速度を必要としますが、より柔らかい材料はより高速で加工できます。
- 工具の材質と形状: 切削工具の成分（超硬、高速度鋼、セラミックスなど）と設計（ねじれ角、刃数、コーティングなど）によって耐熱性と耐久性が決まります。工具の幾何学的特徴も切りくず負荷と切りくず排出効率に影響を与える可能性があり、送り速度と仕上げ面品質の両方に影響を与えます。
- 切断環境: 冷却剤または潤滑剤を使用すると、摩擦と発熱が軽減され、切断速度が向上します。さらに、乾式加工条件と湿式加工条件の選択により、熱管理や材料挙動の違いにより、特定の加工に適した速度と送りが変化する可能性があります。
- 工作機械の剛性: 工作機械の安定性と剛性は、振動に耐え、切削プロセスの正確な制御を維持する能力に影響を与えます。剛性が高いため、精度や表面仕上げを損なうことなく、より積極的な加工パラメータを適用できます。
これらの要素を注意深く考慮することで、エンジニアや機械工は、機械加工プロセス中に発生するダイナミクスを包括的に理解することができます。この理解は、速度と送りを正確に予測して調整するために非常に重要であり、加工パフォーマンスの向上、工具の摩耗の削減、製品品質の向上につながります。
エンドミルの適切な選択の重要性
適切なものを選択する エンドミル は機械加工作業において極めて重要であり、工具の性能と製造におけるその重要性を強調しています。最適なエンドミルの選択は、機械加工する材料、特定の種類の機械加工 (荒加工、仕上げ加工、輪郭加工など)、部品形状の複雑さなど、いくつかの要因によって決まります。過度の磨耗や工具の故障を防ぐには、ワークと工具の材質の間の材質の適合性が不可欠です。さらに、 エンドミルの 溝の数、溝の形状、コーティングなどの設計属性は、材料除去の効率、表面仕上げの品質、機械加工作業中の熱管理に直接影響します。したがって、加工要件と被削材の材料特性に合わせてエンドミルを合理的に選択することで、加工効率を大幅に向上させ、工具寿命を延長し、機械加工部品の望ましい精度と仕上げを確保することができます。
さまざまな材料の速度と送りの計算
アルミニウムの速度と送りの決定
アルミニウム加工の速度と送りを計算するときは、加工パラメータに影響を与えるアルミニウムの固有の特性を認識することが不可欠です。アルミニウムは一般に鉄材料よりも柔らかく、融点が低いため、材料が切削工具に付着するのを防ぐために加工速度を調整する必要があります。アルミニウムのフライス加工における一般的なスピンドル速度範囲は、使用する特定の合金と工具に応じて、荒加工では 2,500 ～ 3,000 RPM、仕上げ加工では 3,000 ～ 3,500 RPM の間で変化します。
送り速度は切りくずの形成と排出を最適化するように調整する必要があり、これにより工具上に刃先が蓄積するリスクを最小限に抑えることができます。アルミニウムの推奨される 1 刃あたりの送りは、一般に 0.001 ～ 0.005 インチの範囲であり、過度の工具摩耗や材料の変形を引き起こすことなく効率的な切りくず負荷を促進します。さらに、エンドミルでより多くのフルートを使用すると、表面接触と切りくず排出効率が向上するため、より微細な仕上げとより高い送り速度が容易になります。
また、工具の材質とコーティングを考慮することも重要です。研磨された表面や DLC (ダイヤモンドライク カーボン) や ZrN (窒化ジルコニウム) などの特定のコーティングを備えた工具は、アルミニウムを加工する際の材料の付着や摩耗に対する工具の耐性を向上させます。圧縮空気や特殊な切削液を使用するなど、適切な潤滑および冷却技術は、過熱を防ぎ、工具とワークピースの両方の寿命を確保するために非常に重要です。
チタンやステンレス鋼などのより硬い材料の送りと速度の最適化
チタンやステンレス鋼などのより複雑な材料を加工する場合、オペレータは材料の高い引張強度と加工硬化特性により、明確な課題に直面します。これらの材料では、最適な結果を達成し、工具の完全性を維持するために、適切な主軸速度、送り速度、工具を選択するための慎重なアプローチが必要です。
チタンの場合、スピンドル速度はアルミニウムなどの柔らかい材料よりも大幅に低く、通常、荒加工では 200 ～ 400 RPM、仕上げ加工では 300 ～ 600 RPM の範囲です。これにより、チタンの熱伝導率の低さによる重要な要素である、切断中に発生する熱が軽減されます。推奨される 1 刃当たりの送りは 0.0005 ～ 0.002 インチの範囲である必要があり、これは加工硬化と工具摩耗の防止に役立ちます。
ステンレス鋼の加工 も同様の戦略を必要とし、荒加工および仕上げ加工では主軸速度を通常 400 ～ 800 RPM に設定します。ステンレス鋼は加工が激しく、摩耗しやすい性質があるため、過度の摩耗や工具の破損を避けるためには送り速度の制御が不可欠です。効率的な金属除去と工具寿命のバランスを考慮すると、一般に 0.0005 ～ 0.003 インチの歯当たりの送りが推奨されます。
これらのより剛性の高い材料を加工するには、適切な工具材料とコーティングを選択することが重要です。 TiAlN (窒化アルミニウムチタン) または AlTiN (窒化アルミニウムチタン) でコーティングされた超硬工具は、その硬度と高温耐性の点で好まれる場合が多いです。さらに、スルースピンドル冷却剤や最小量潤滑 (MQL) などの適切な冷却技術を適用することが最も重要です。これらの方法は効率的に熱を放散し、切削ゾーンから切りくずを除去し、工具故障のリスクを軽減し、ワークピースの高品質な表面仕上げを保証します。
CNC 加工速度と送りに関して考慮すべき要素
CNC 加工作業に最適な速度と送りを決定する場合、精度、効率、工具の寿命を確保するために、多くの要素を注意深く評価する必要があります。主な考慮事項は次のとおりです。
- 材質の硬度: 被削材の硬度は加工パラメータに大きな影響を与えます。より複雑な材料では、工具の摩耗と発熱を減らすために切削速度を下げる必要があります。
- 工具の材質と形状: 材質、コーティング、形状などの切削工具の構成と設計は非常に重要です。超硬などの堅牢な素材で作られた工具や特殊なコーティングが施された工具は、高温に耐え、摩耗に耐えることができます。
- クーラントの適用: クーラントを効果的に塗布すると、熱応力が軽減され、切削領域から切りくずが洗い流されるため、工具寿命が延び、表面仕上げが向上します。
- 工作機械の剛性: 切削中の振動やたわみに耐える機械の能力は、達成可能な送り速度と全体的な加工パフォーマンスに影響を与えます。より剛性の高い機械は、表面品質を損なうことなく、より高い送りを処理できます。
- ワーク固定具: 確実で安定したワークのクランプは、加工中の動きを防ぎ、精度に影響を与え、工具の破損につながるのを防ぐために不可欠です。
- 切削深さと幅: 切削深さと幅の相互作用は、工具と材料の噛み合いに影響を与えるため、切削効率を最適化し、工具ストレスを最小限に抑えるために速度と送りを調整する必要があります。
これらの要素を系統的に評価することで、機械工は生産性を最適化し、寸法精度を達成し、切削工具の寿命を延ばす加工戦略を策定できます。
速度と送りの最適化のためのツールとリソース
速度と送りの計算ツールの使用
速度と送りの計算ツールは、加工パラメータを最適化するための貴重なツールです。アルゴリズムを採用し、工具材質、ワーク材質、工具直径、切削深さに基づいて最適な切削速度と送り速度を推奨します。ユーザーは、加工操作に関する具体的な詳細を入力することで、工具の摩耗を最小限に抑え、効率を最大化するデータを迅速に取得できます。これらの計算機は、標準データが適用できないカスタムまたは独自のアプリケーションに便利で、機械工が特殊な材料や複雑な形状のパラメータを調整できるようになります。
作業に適した超硬エンドミルの選択
特定の加工作業に適切な超硬エンドミルを選択することは、望ましい表面仕上げ、寸法精度、工具寿命を達成するために重要です。考慮すべき要素には、機械加工される材料、部品の複雑さ、必要な仕上げの種類、マシニング センターの機能などが含まれます。 TiAlN や AlCrN などの特殊なコーティングを施した高性能超硬エンドミルは、耐摩耗性と熱安定性が向上し、高速加工用途や硬質研磨材料の切断に適しています。
効率的な加工のための送りと速度のグラフの解釈
送りと速度のグラフは、さまざまな工具と被削材の材料の組み合わせに対する推奨される加工パラメータを包括的に概説します。これらのチャートを効率的に使用するには、機械加工者は、工具の形状、コーティング、工作機械の剛性などの要因が達成可能な速度と送りに与える影響を理解する必要があります。これらのチャートを正しく解釈することで、切削パラメータを調整して工具寿命、表面仕上げ、生産効率を最適化することができます。これらのグラフは出発点であることに注意することが重要です。実際の状況では、最適な結果を得るためにこれらの推奨値の調整が必要になる場合があります。
速度と送りを微調整するための高度なテクニック
最適なパフォーマンスを得るために送り速度と RPM を調整する
加工パフォーマンスを最適化するには、特定の加工条件や工具に応じて送り速度と主軸速度 (RPM) を調整することが不可欠です。適切に調整すると、工具寿命、表面仕上げ、および材料除去率を大幅に向上させることができます。たとえば、工具の能力内で送り速度を増加すると、切削動作によって発生する熱が低減され、工具の刃先が維持されます。逆に、工具の最適な切削条件に合わせて主軸速度を調整すると、効率と精度が向上します。過剰な工具の磨耗や工具の破損の可能性を回避し、生産全体を通して持続的なパフォーマンスを確保するには、送り速度と RPM のバランスをとることが重要です。
さまざまなエンドミル用途に適切な切削パラメータを選択する
エンドミル用途の効率と有効性を最大化するには、正しい切削パラメータを選択することが不可欠です。切削速度、送り速度、切込み深さ、正しいツールパス戦略などのパラメータの選択は、加工される材料、コンポーネントの複雑さ、および望ましい最終仕上げに合わせて調整する必要があります。たとえば、アルミニウムはステンレス鋼とは異なるアプローチを必要とし、硬度と熱伝導率が低いため、多くの場合、より高い送りと速度が可能になります。材料の特性と切削工具との相互作用を理解することは、工具の磨耗や材料の変形を防ぐための正しいパラメータを選択するために最も重要です。
精密加工のための工具のたわみと表面速度の最適化
工具のたわみと不十分な表面速度は精密加工に重大な影響を及ぼし、精度、表面仕上げ、および全体的な部品の品質に直接影響します。これらの要素を最適化するには、用途に合わせて正しいエンドミルの直径、長さ、設計を選択すること、たわみを減らすために適切な工具保持と突き出しを最小限に抑えること、表面速度を硬度と熱特性に合わせて調整することなど、包括的なアプローチが必要です。ワークの材質。これらの最適化を実装すると、びびり、振動、工具破損の可能性が大幅に低減され、加工プロセスの精度、効率、実行可能性が向上します。
よくある質問
Q: 効率的な加工のためにエンドミルの速度と送りを最適化する際の重要な要素は何ですか?
A: 重要な要素には、適切なエンドミル タイプ (ボール エンド ミルや Harvey ツールなど) を使用すること、推奨されるチャートを使用して速度と送りを計算すること、ジョブに適切な送り速度、切込み深さ、および材料を選択することが含まれます。
Q: エンドミル加工の速度と送りをメートル単位で計算するにはどうすればよいですか?
A: メートル単位で速度と送りを計算するには、特定の加工パラメータに基づいて推奨事項を提供する専用のツールまたはソフトウェアを使用できます。
Q: CNC フライス加工の際に正しい速度と送りを使用することが重要なのはなぜですか?
A: 正しい速度と送りを使用することが重要です。 CNCフライス加工 高性能を実現し、加工時間を短縮し、工具の摩耗や破損を防ぎます。
Q: さまざまな材料やエンドミルのタイプの速度と送りのチャートはどこで確認できますか?
A: 速度と送りのグラフは、多くの場合、メーカーの推奨事項、オンライン リソース、またはツール サプライヤーが提供するダウンロード可能な PDF ファイルで見つけることができます。
Q: 切込み深さを増やすと、速度と送りの推奨値にどのような影響がありますか?
A: 切込み深さを増やすには、通常、最適な加工条件を維持し、工具の過負荷を防ぐために速度と送りを調整する必要があります。
Q: CNC マシンを使用する際に速度と送りを最大化するための一般的な推奨事項は何ですか?
A: 一般的な推奨事項としては、控えめな設定から始めて、最適な結果が得られるよう加工プロセスを監視しながら徐々に速度と送りを上げていくことが含まれます。
Q: 最大速度と送りを実現するために、適切な材料とエンドミル直径を選択するにはどうすればよいですか?
A: 最大の速度と送りを達成するには、材料特性と切削抵抗を考慮し、加工要件に適合する最大直径のエンドミルを選択することが重要です。
参考文献
- ルーペで – 速度と送り 101 リンク,, この記事では、フライス加工における速度と送り速度について説明します。効率的な加工におけるこれらのパラメータの重要性についての詳細なガイドが提供されます。
- CMC コンサルタント – 速度と送りを通じて金属の仕上げを改善する方法 リンク このブログ投稿では、金属仕上げを向上させるための速度と送りの最適化について説明します。最適な速度を確立するには、送りと速度の計算ツールを使用することをお勧めします。
- コニカルエンドミル – 最適な性能を実現するための共通方程式 PDF この文書には、送り速度の計算方法など、フライス加工で最適なパフォーマンスを達成するための数式が記載されています。
- ルーペで見る – エンドミルをダメにする 8 つの方法 リンク, この記事では、エンドミルの取り扱いにおけるよくある間違いを特定し、正しい速度と送りの重要性を強調します。
- YouTube – エンドミルの速度と送りを最大にするための切込み深さを使用する方法 リンク このビデオチュートリアルでは、切り込みの深さを調整して送りと速度を最適化する方法を説明します。
- ポートランド州立大学 – フライス加工の加工パラメータの最適化 リンク この学術研究は、速度や送りなどの加工パラメーターを最適化することで、CNC フライス加工の利益を最大化することに焦点を当てています。
- Atlas Fiber – 高速加工技術で効率を最大化 リンク この記事では、高速加工効率を高めるための送りと速度の最適化について説明します。
- Seco Tools – 7 つのヒントで加工プロセスを最適化する リンク このブログ投稿では、チップ負荷が高い状況での高送りアプリケーションの使用など、加工プロセスの最適化に関するヒントを提供します。
- Mekanika – ガイド: CNC フィードと速度の理解と選択 リンク このガイドでは、CNC 操作における単位時間あたりの材料の切削量を最大化するために送り速度を最適化する方法について説明します。
- 現代の機械工場 – 工作機械の切削速度を決定する方法: これ この記事では、エンドミルの速度と送りを最適化するために不可欠な、工作機械の切削速度を決定するための実践的なガイドを提供します。
