銅は、優れた電気伝導性、熱伝導性、耐食性により、さまざまな産業で広く使用されている金属です。フラット エンド ミルを使用した銅の機械加工は製造において一般的なプロセスですが、最適な結果を達成するには、いくつかの要素を慎重に考慮する必要があります。フラットエンドミルのサプライヤーとして、私はこの分野で豊富な経験があり、銅を効果的に加工する方法についての貴重な洞察を共有したいと思います。
銅の特性を理解する
機械加工プロセスに入る前に、銅の特性を理解することが重要です。銅は比較的柔らかく延性のある金属であるため、加工中に切削工具に付着する傾向があります。これにより、被削材の切りくずが工具の刃先に付着する構成刃先 (BUE) が形成される可能性があります。 BUE は、表面仕上げの低下、寸法の不正確さ、工具の早期摩耗を引き起こす可能性があります。さらに、銅は熱伝導率が高いため、切断ゾーンから熱が急速に放散されます。これはある意味では有益ですが、過度の工具の摩耗を避けるために切削抵抗を注意深く制御する必要があることも意味します。
適切なフラットエンドミルの選択
銅を加工する場合、フラットエンドミルの選択は重要です。銅の場合は、高速度鋼 (HSS) または超硬エンドミルが一般的に使用されます。超硬エンドミルは、優れた硬度、耐摩耗性、および高い切削速度でも鋭い刃先を維持できるため、一般に好まれます。
フラットエンドミルを選定する際は刃数を考慮してください。銅の加工には、多くの場合、4 枚刃フラット エンド ミルが適しています。 4枚刃により切りくず排出性と刃先強度のバランスが取れています。あ55HRC 4枚刃フラットエンドミル汎用銅加工に適しています。硬度と靱性の優れた組み合わせにより、工具を過度に摩耗させることなく効率的な切削を可能にします。より要求の厳しいアプリケーションを扱っている場合、または銅を高速で加工する必要がある場合は、65HRC 4枚刃フラットエンドミルより良い選択肢になるかもしれません。 65HRC エンドミルの高硬度により耐摩耗性が向上し、工具寿命が長くなります。
切断パラメータ
切断速度
切削速度は銅加工における最も重要なパラメータの 1 つです。銅は柔らかい金属であるため、比較的高い切断速度を使用できます。ただし、正確な切削速度は、フラットエンドミルの種類、エンドミルの直径、加工される銅の特定のグレードなど、いくつかの要因によって異なります。目安として、直径6mmの超硬4枚刃フラットエンドミルの場合、切削速度は100～200m/min程度が使用可能です。切削速度を高くすると BUE の生成を減らすことができますが、刃先で発生する熱も増加することに注意することが重要です。したがって、高い切削速度を使用する場合には、適切な冷却と潤滑が不可欠です。
送り速度
送り速度は、エンドミルがワークピース内を移動する速度を決定します。送り速度を高くすると、材料除去速度が向上しますが、切削抵抗も増加します。銅を加工する場合、4 枚刃フラットエンドミルの送り速度は通常 0.05 ～ 0.2 mm/刃が推奨されます。この送り速度範囲は、効率的な切りくず排出を確保し、エンドミルに巻きついて問題を引き起こす可能性のある長くて糸状の切りくずの形成を防ぐのに役立ちます。
切込み深さ
切込み深さとは、1回のパスで除去される材料の量を指します。銅加工の場合、切込み深さは0.5～2mmが一般的です。切込み深さを浅くすると切削抵抗が低減され、表面仕上げが向上しますが、必要な量の材料を除去するにはより多くのパスが必要になります。一方、切込みを深くすると材料の除去速度は向上しますが、適切に制御されていない場合、切削抵抗が増大し、工具が破損する可能性もあります。
冷却と潤滑
銅の加工においては、冷却と潤滑が重要な役割を果たします。前述したように、銅は熱伝導率が高く、適切に冷却することで切断中に発生する熱を放散することができます。クーラントまたは潤滑剤は、切削工具とワークピースの間の摩擦を低減することもでき、BUE の形成を防ぎ、表面仕上げを向上させるのに役立ちます。
銅の加工に使用できる冷却剤と潤滑剤にはいくつかの種類があります。水溶性冷却剤は、優れた冷却特性と潤滑特性を提供するため、一般的に使用されます。また、切削ゾーンから切りくずを洗い流すのにも役立ちます。場合によっては、小規模または精密な機械加工作業には、鉱物油などの軽量潤滑剤を使用できます。
切りくずの排出
銅を加工する場合、効率的な切りくず排出が不可欠です。銅は延性のある金属であるため、長く糸状の切りくずが発生する傾向があります。これらの切りくずはエンドミルの周りに巻き付き、表面仕上げの低下、切削抵抗の増加、工具の早期摩耗などの問題を引き起こす可能性があります。適切な切りくず排出を確保するには、適切な溝形状を備えたフラット エンド ミルを使用してください。ヘリカルフルート設計の 4 枚刃フラットエンドミルは、切りくずを粉砕し、切削ゾーンから取り除くのに役立ちます。
さらに、切りくず破壊を促進するために、送り速度や切込み深さなどの切削パラメータを調整する必要があります。送り速度を高くすると、切りくずがより小さな断片に分割され、排出が容易になります。
ツールパス戦略
ツールパス戦略は、加工面の品質と工具寿命にも影響を与える可能性があります。フラットエンドミルで銅を加工する場合、多くの場合、クライムミリング方法が好まれます。登りフライス加工では、切削工具は送り方向と同じ方向に回転します。これにより、従来のフライス加工と比較して、より安定した切削力と優れた表面仕上げが得られます。
複雑な形状の場合は、荒加工と仕上げの戦略を使用できます。荒加工プロセスでは、より大きな切込み深さとより高い送り速度を使用して、材料の大部分を迅速に除去できます。その後、より小さな切込み深さとより低い送り速度で仕上げパスを実行して、望ましい表面仕上げと寸法精度を達成できます。
さまざまな銅合金に関する特別な考慮事項
さまざまな銅合金があり、それぞれに独自の特性があります。たとえば、真鍮は銅と亜鉛の合金であり、純銅よりも硬いです。真鍮を加工する場合、切削パラメータを若干調整する必要がある場合があります。黄銅の硬度の増加を考慮して、わずかに低い切削速度と送り速度が必要な場合があります。
銅と錫の合金である青銅にも、異なる加工特性があります。青銅は一般に純銅よりも脆いため、ワークピースに亀裂や欠けを引き起こす可能性のある過度の切削力を避けるように注意する必要があります。
銅加工におけるフラットエンドミルの用途
フラットエンドミルは、銅加工の幅広い用途に使用されます。電気産業では、バスバー、コネクタ、プリント基板 (PCB) フレームなどの銅コンポーネントを機械加工するために使用されます。配管業界では、フラットエンドミルは銅パイプや継手を機械加工するために使用されます。また、望ましい美的効果を達成するために銅の精密な機械加工が必要な装飾品の製造にも使用されます。より特殊なアプリケーションの場合は、オージー ドアフレームビットセット銅からユニークで複雑なドアフレームのデザインを作成するために使用できます。
結論
フラットエンドミルで銅を加工するには、適切な工具の選択、適切な切削パラメータ、効果的な冷却と潤滑、および適切な切りくず排出の組み合わせが必要です。銅の特性を理解し、このブログで概説されているガイドラインに従うことで、高品質の加工結果を達成し、工具寿命を延ばすことができます。
フラットエンドミルのサプライヤーとして、当社はお客様に高品質の製品と技術サポートを提供することに尽力しています。銅加工用フラットエンドミルの購入をご検討されている方、加工方法についてご質問がございましたら、お気軽にご相談・調達交渉をさせていただきます。
参考文献
- 「金属の機械加工: 入門」ジョン A. シェイ著
- 『工具製造技術者ハンドブック 第 3 巻: 機械加工』 (Society of Manufacturing Engineers)
