ツールの選択と切削量の決定は、CNC加工プロセスにおける重要な内容です。それは、加工効率に影響を与えるだけでなく、 CNC工作機械、加工品質にも直接影響します。CAD/CAM技術の発達により、CAD設計データをCNC加工に直接使用することが可能になり、特にマイクロコンピュータとCNC工作機械の接続が可能になりました。設計、プロセス計画、プログラミングの全プロセスがコンピュータ上で完了し、通常、特別なプロセスファイルを出力する必要はありません。
現在、多くの CAD/CAM ソフトウェア パッケージは自動プログラミング機能を提供しています。これらのソフトウェアは通常、プログラミング インターフェイスでプロセス計画の関連問題を促します。たとえば、ツールの選択、加工パスの計画、切削量の設定など、プログラマーが関連パラメーターを設定する限り、NC プログラムが自動的に生成され、CNC 工作機械に送信されて処理が完了します。したがって、CNC 加工におけるツールの選択と切削量の決定は、人間とコンピューターの相互作用の状態で完了します。これは、通常の工作機械加工とは対照的です。同時に、プログラマーはツールの選択と切削量の決定の基本原則を習得し、プログラミング時に CNC 加工の特性を十分に考慮する必要があります。この記事では、CNC プログラミングで直面しなければならないツールの選択と切削量の決定の問題を検討し、いくつかの原則と提案を示し、注意を払うべき問題について説明します。
CNC加工でよく使われる工具の種類と特徴
CNC加工ツールは、CNC工作機械の高速、高効率、高度な自動化の特性に適応する必要があります。一般的には、一般的なツール、一般的な接続ツールホルダー、および少数の専用ツールホルダーが含まれます。ツールホルダーはツールに接続され、工作機械のパワーヘッドに取り付けられるため、徐々に標準化され、シリアル化されています。CNCツールを分類する方法はたくさんあります。
ツールの構造に応じて、次のように分類できます。
- 一体型。
- インレイタイプは溶接または機械クランプで接続され、機械クランプタイプは非インデックスタイプとインデックス可能タイプに分けられます。
- 複合工具、衝撃吸収工具などの特殊タイプ。
ツールの製造に使用される材料に応じて、次のように分類できます。
- 高速度鋼工具。
- 超硬工具。
- ダイヤモンド工具。
- 立方晶窒化ホウ素工具、セラミック工具などの他の材料工具。
切断工程から、次のように分けられます。
- 旋削工具は、外円、内穴、ねじ、切削工具などに分かれています。
- ドリルビット、リーマー、タップなどの掘削ツール。
- ボーリングツール。
- フライス工具等
CNC工作機械の耐久性、安定性、調整のしやすさ、交換可能な工具の要件を満たすために、近年、機械クランプ式のインデックス可能工具が広く使用され、CNC工具全体の30%〜40%を占め、金属除去量は全体の80%〜90%を占めています。
通常の工作機械で使用されるツールと比較して、CNC ツールにはさまざまな要件があり、主に次の特性があります。
- 剛性（特に荒加工工具）に優れ、精度が高く、耐振動性および熱変形が少ない。
- 互換性が良好で、ツールを素早く簡単に変更できます。
- 長寿命、安定した信頼性の高い切断性能。
- ツールのサイズ調整が容易なので、ツール交換の調整時間を短縮できます。
- ツールは、チップの除去を容易にするために、チップを確実に破砕または転がすことができる必要があります。
- プログラミングとツール管理を容易にするためのシリアル化と標準化。
CNC加工ツールの選択
ツールの選択は、CNCプログラミングのヒューマンマシンインタラクション状態で実行されます。ツールとツールホルダーは、工作機械の処理能力、ワークピースの材料の性能、処理手順、切削量などの関連要因に応じて正しく選択する必要があります。ツール選択の一般的な原則は、取り付けと調整が簡単で、剛性が高く、耐久性と精度が高いことです。処理要件を満たすことを前提として、ツール処理の剛性を向上させるために、より短いツールホルダーを選択するようにしてください。
工具を選択するときは、加工するワークピースの表面サイズに合わせて工具のサイズを調整する必要があります。生産では、平面部品の外周輪郭の加工にエンドミルがよく使用されます。平面をフライス加工する場合は、超硬刃フライスカッターを選択する必要があります。ボスや溝を加工する場合は、高速度鋼エンドミルを選択する必要があります。ブランク面や荒加工穴を加工する場合は、超硬刃のコーンフライスカッターを選択できます。一部の3次元面や可変ベベル輪郭形状の加工には、ボールヘッドフライスカッター、アニュラーフライスカッター、コニカルフライスカッター、ディスクフライスカッターがよく使用されます。
自由曲面を加工する場合、ボールヘッド工具の先端の切削速度はゼロです。そのため、加工精度を確保するために、切削線間隔は一般に非常に狭いため、曲面の仕上げにはボールヘッドがよく使用されます。フラットヘッド工具は、表面加工品質と切削効率の点でボールヘッド工具よりも優れています。したがって、オーバーカットが保証されている限り、曲面の荒加工と仕上げの両方でフラットヘッド工具を優先する必要があります。また、工具の耐久性と精度は、工具の価格と密接に関係しています。ほとんどの場合、良い工具を選択すると工具コストが増加しますが、これによってもたらされる加工品質と加工効率の向上により、全体的な加工コストを大幅に削減できることに注意する必要があります。
マシニングセンターでは、ツールマガジンにさまざまなツールがそれぞれ取り付けられており、プログラムに従ってツールの選択とツールの交換動作が随時実行されます。そのため、穴あけ、ボーリング、拡張、フライス加工などのプロセスに使用される標準ツールを工作機械のスピンドルまたはツールマガジンに迅速かつ正確に取り付けることができるように、標準ツールホルダーを使用する必要があります。プログラマーは、プログラミング中にツールの半径方向と軸方向の寸法を決定できるように、工作機械で使用されるツールホルダーの構造寸法、調整方法、および調整範囲を理解する必要があります。現在、私の国のマシニングセンターはTSGツールシステムを採用しており、そのツールホルダーはストレート（3つの仕様）とテーパー（4つの仕様）で、さまざまな目的のツールホルダーが16個あります。
経済的な CNC 加工では、工具の研磨、測定、交換はほとんど手作業で行われ、時間がかかるため、工具の配置順序を合理的に配置する必要があります。一般的に、次の原則に従う必要があります。
- ツールの数を最小限に抑えます。
- ツールがクランプされた後、ツールは実行可能なすべての処理部分を完了する必要があります。
- 同じサイズの工具であっても、荒加工用と仕上げ加工用の工具は別々に使用する必要があります。
- 最初にミリングし、次にドリルで穴を開けます。
- まず表面仕上げを行い、次に2次元輪郭仕上げを行います。
- 生産効率などを向上させるために、可能であればCNC工作機械の自動工具交換機能を最大限活用する必要があります。
CNC加工における正確な切削量
切削パラメータを合理的に選択する原則は、荒加工では一般的に生産性が主な焦点ですが、経済性と加工コストも考慮する必要があるということです。中仕上げと仕上げでは、加工品質を確保しながら、切削効率、経済性、加工コストを考慮する必要があります。具体的な値は、工作機械マニュアル、切削パラメータマニュアル、および経験に基づいて決定する必要があります。
切削深さt。工作機械、ワークピース、工具の剛性が許せば、tは加工代に等しくなり、生産性を向上させる有効な手段となります。部品の加工精度と表面粗さを確保するために、一般的に仕上げに一定の余裕を残す必要があります。CNC工作機械の仕上げ代は、通常の工作機械よりもわずかに小さくすることができます。
