フライス加工における重要なツールとして、材料、タイプ、加工パラメータは エンドミル 加工効果に重大な影響を及ぼします。この情報を深く理解することで、加工担当者はエンドミルをより適切に選択して使用することができ、加工効率と精度が向上し、高品質の加工結果を得ることができます。
エンドミル材料の種類とグレード
エンドミル切削材料の基本要件
高い硬度と耐摩耗性: 室温では、材料の切削部分はワークピースに切り込むのに十分な硬度を備えている必要があります。耐摩耗性が高いと、工具は摩耗せず、耐用年数が長くなります。
耐熱性が良好: 切削加工中に工具は大量の熱を発生します。特に切削速度が速い場合は、温度が非常に高くなります。そのため、工具の材質は耐熱性が良好で、高温でも高い硬度を維持し、切削を継続できる必要があります。この高温硬度の特性は、高温硬度または赤硬度とも呼ばれます。
高強度と優れた靭性: 切削プロセス中、工具は大きな衝撃に耐える必要があるため、工具の材料は高強度でなければなりません。そうでないと、破損や損傷が発生しやすくなります。フライスカッターは衝撃や振動の影響を受けるため、フライスカッターの材料は欠けや破損を防ぐために優れた靭性も備えている必要があります。
エンドミルの一般的な材料
高速度工具鋼 （高速度鋼とも呼ばれる）は、汎用高速度鋼と特殊用途高速度鋼に分けられ、次のような特徴があります。
- 合金元素のタングステン、クロム、モリブデン、バナジウムの含有量が高く、焼入れ硬度はHRC62-70に達します。6000Cの高温でも、高い硬度を維持できます。
- 刃先強度と靭性が優れ、耐振動性が強く、通常の切削速度の工具の製造に使用できます。剛性の低い工作機械でも、高速度鋼フライスカッターでスムーズに切削できます。
- 加工性が良く、鍛造、加工、研削が比較的容易で、より複雑な形状の工具も製造可能です。
- 超硬合金材料と比較すると、硬度が低い、赤硬度が低い、耐摩耗性が低いなどの欠点が依然としてあります。
超硬合金: 粉末冶金プロセスにより金属炭化物、炭化タングステン、炭化チタン、コバルトベースの金属バインダーから製造されており、主な特徴は次のとおりです。
高温に耐えることができ、800〜10000℃程度で良好な切断性能を維持します。切断時には、高速度鋼の4〜8倍の切断速度を使用できます。常温での硬度が高く、耐摩耗性に優れています。曲げ強度が低く、衝撃靭性が悪く、刃が研ぎにくいです。
一般的に使用される超硬合金の分類
タングステンコバルト Ｃ強化された Ｃアルビデ（YG）
一般的なグレードは YG3、YG6、YG8 で、数字はコバルト含有量のパーセンテージを表します。コバルト含有量が多いほど靭性が向上し、衝撃や振動に強くなりますが、硬度と耐摩耗性は低下します。したがって、この合金は鋳鉄や非鉄金属の切断に適しており、衝撃の大きい荒鋳物や焼き入れ鋼、ステンレス鋼部品の切断にも使用できます。
チタンコバルト Ｃ強化された Ｃアービド（YT）
使用されるグレードはYT5、YT15、YT30で、数字はチタンカーバイドの割合を表します。超硬合金にチタンカーバイドが含まれると、鋼の結合温度が上昇し、摩擦係数が低下し、硬度と耐摩耗性がわずかに向上しますが、曲げ強度と靭性が低下し、特性が脆くなります。したがって、このタイプの合金は鋼部品の切断に適しています。
ゼネラルカーバイド
上記2種類の超硬合金にタンタル炭化物やニオブ炭化物などの希少金属炭化物を適量添加すると、粒子が微細化され、常温硬度と高温硬度、耐摩耗性、接合温度、耐酸化性が向上し、合金の靭性が向上します。そのため、このタイプの超硬合金工具は、総合的な切削性能と汎用性に優れています。グレードはYW1、YW2、YA6です。価格が高いため、主に高強度鋼、耐熱鋼、ステンレス鋼などの加工が難しい材料に使用されます。
エンドミルの種類とマーク
エンドミルの種類
による まの素材 エンドミルCウッティング ポ美術
- 高速度鋼エンドミル：より複雑な工具に使用される
- 超硬エンドミル：ほとんどはカッター本体に溶接または機械的に固定されている
による ポ目的の エンドミル
- 平面加工用エンドミル：円筒フライスカッター、エンドミルなど。
- 溝（または段）加工用のフライスカッター：エンドミル、ディスクフライスカッター、鋸刃フライスカッターなど。
- 特殊形状面用フライスカッター：成形フライスカッターなど
による ス構造の えと ま病気
- 尖歯フライスカッター：歯の裏側の切り取り線は直線または破線で、製造と研磨が容易で、刃先がより鋭利です。
- シャベル歯フライスカッター：歯の後ろの切り詰めはアルキメデスの螺旋です。このタイプのフライスカッターを研いだ後、前角が変わらない限り、歯の形状は変化せず、フライスカッターの形成に適しています。
エンドミルのマーキング
サイズ指定マーキングは、円筒フライスカッター、三面刃、鋸刃フライスカッター等は外径×幅×内穴（×角度または円弧半径）でマーキングされ、エンドミルカッター、キー溝フライスカッターは一般的に外径のみでマーキングされます。
エンドミルの主な幾何学的パラメータと機能
エンドミルの各部の名称
- 基準面: 切削工具上の任意の点を通り、その点における切削速度に垂直な面
- 切断面: 切断刃を通り、ベース面に対して垂直な面
- すくい面：切りくずが流れ出る面
- 裏面：機械加工面の反対側の面
円筒エンドミルの主な幾何学的角度と機能
- すくい角γ0：すくい面とベース面の間の角度。その機能は、刃を鋭くし、切削中の金属の変形を減らし、切りくずを排出しやすくして、切削力を節約することです。
- 背面角度α0：背面と切断面との間の角度。主な機能は、背面と切断面との間の摩擦を減らし、ワークピースの表面粗さを減らすことです。
- スピン角0：らせん歯刃の接線とフライスカッターの軸との間の角度。その機能は、歯がワークピースに徐々に食い込んだり出したりすることで、切削安定性を向上させることです。同時に、円筒フライスカッターの場合、端面から切りくずがスムーズに流れ出る機能もあります。
エンドミルの主な幾何学的角度と機能
エンドミルには追加の二次切削刃があるため、前角と後角に加えて、次の角度もあります。
- 主すくい角Kr: 主切れ刃と加工面の間の角度。この角度の変化は、切削に関与する主切れ刃の長さに影響し、切りくずの幅と厚さを変えます。
- 二次すくい角Krˊ:二次切れ刃と加工面との間の角度。二次切れ刃と加工面との間の摩擦を低減し、加工面における二次切れ刃の仕上げ効果に影響を与える機能である。
- 刃先傾斜角λs：主刃先とベース面との間の角度。主にベベルカットの役割を果たす。
成形エンドミル
成形エンドミルは、成形面の加工に使用される特殊なフライスカッターです。その刃の形状は、加工するワークピースの形状に応じて設計および計算する必要があります。汎用フライス盤で複雑な形状の表面を加工するために使用できます。形状が基本的に一貫していることを保証でき、効率が高いです。バッチ生産や大量生産で広く使用されています。
シャベル歯の基本概念
鋭い歯を持つ成形フライスカッターのフライス加工と再研磨には、製造と研磨が難しい特殊なテンプレートが必要です。
シャベル歯プロファイルフライスカッターの歯裏は、シャベル歯旋盤でシャベル研磨されます。再研磨するときは、前面のみを研磨します。前面は平面であるため、研磨が便利です。現在、プロファイルフライスカッターは主にシャベル歯の歯裏構造を採用しています。シャベル歯の歯裏は、再研磨後に刃先形状が変わらないこと、必要なバック角度が得られることという2つの条件を満たす必要があります。
歯の裏側のカーブと方程式
フライスカッターの刃先上の任意の点を通るフライスカッターの軸に垂直な端部断面と歯の背面との交点を、フライスカッターの歯の背面曲線と呼びます。
歯の背面曲線は、主に 2 つの条件を満たす必要があります。1 つは、フライスカッターの背面角度が各再研磨後に基本的に変化しないこと、もう 1 つは製造が容易であることです。
一定のバックアングルの要件を満たすことができる唯一の曲線は対数螺旋ですが、製造が困難です。アルキメデスの螺旋は、基本的に一定のバックアングルの要件を満たすことができ、製造が簡単で実現が容易です。そのため、アルキメデスの螺旋は、生産において成形フライスカッターの歯裏曲線として広く使用されています。
幾何学の知識によれば、アルキメデスの螺旋上の各点のベクトル半径 ρ 値は、ベクトル半径の角度 θ 値の増加または減少に比例して増加または減少します。
したがって、等速回転運動と半径方向に沿った等速直線運動を組み合わせれば、アルキメデスの螺旋が得られます。
極座標で表すと、θ=00のときρ=R（Rはフライスカッターの半径）、θ>00のときρ <r,
</r,
フライスカッターの歯の背面の一般的な方程式は、ρ=R-CQです。
スクレーパが引っ込まないと仮定すると、フライスカッターの歯角ε=2π/zごとにスクレーパ歯量はKになります。これに応じて、カムの上昇もKにする必要があります。スクレーパを一定速度で動かすには、カム上の曲線をアルキメデスの螺旋にする必要があります。これにより、製造が容易になります。また、カムのサイズはスクレーパ量K値によってのみ決定され、フライスカッターの直径、歯数、バックアングルとは関係ありません。生産量と販売量が同等であれば、カムは汎用性があります。これは、スクレーパ形成フライスカッターの歯の裏にアルキメデスの螺旋が広く使用されている理由でもあります。
フライスカッターの半径 R と切削量 K がわかっている場合、C は次の式で求められます。
θ=2π/zのとき、ρ=RK
するとRK=R-2πC /z ∴ C= Kz/2π
エンドミルを不動態化した後何が起こるか
- チップの形状から、チップは粗く、フレーク状になります。チップの温度が上昇したため、チップは紫色でスモーキーな色になります。
- ワーク表面の粗さが非常に悪く、ワーク表面に明るい点、かじり跡、波紋が現れます。
- フライス加工工程では非常に深刻な振動と異常な騒音が発生します。
- 刃の形状から判断すると、刃には明るい白い斑点があります。
- 超硬フライスカッターを使用して鋼鉄部品をフライス加工する場合、大量の火の霧が飛び散ることがよくあります。
- ハイスフライスカッターで鋼部品をフライス加工する場合、油潤滑と冷却を使用すると大量の煙が発生します。
フライスカッターが不動態化したら、機械を早めに停止してフライスカッターの摩耗をチェックしてください。摩耗が軽い場合は、油砥石を使用して刃先を研いでから再度使用できます。摩耗がひどい場合は、フライスカッターの過度の摩耗を防ぐために刃先を研ぐ必要があります。
