高速機械加工は、生産速度の高速化、表面仕上げの改善、精度の向上を可能にし、製造業界に革命をもたらしました。ミニエンドミルは小径で高い切削能力を持ち、高速環境下では欠かせないツールとなっています。ミニエンドミルの大手サプライヤーとして、私は最良の結果を達成するためにその使用を最適化することの重要性を理解しています。このブログ投稿では、高速加工作業でミニエンドミルを最大限に活用するための重要な戦略をいくつか紹介します。
ミニエンドミルを理解する
ミニエンドミルは通常、直径が 0.1 mm から 6 mm の範囲のエンドミルとして定義されます。これらは、微細加工、金型製作、医療機器や航空宇宙部品の製造など、高精度で微細なディテールが必要な用途向けに設計されています。これらのエンドミルには、ボールノーズ、フラットエンド、コーナーラジアスなどのさまざまな形状があり、それぞれがさまざまな加工タスクに適しています。
当社では、以下のミニエンドミルを豊富に取り揃えております。2枚刃ボールノーズ微小径エンドミルそして2枚刃平形微小径フライスそして2枚刃平形微小径フライス、高速加工で優れたパフォーマンスを提供するように設計されています。
適切なミニエンドミルの選択
ミニエンドミルの使用を最適化するための最初のステップは、作業に適したツールを選択することです。この選択を行う際には、いくつかの要素を考慮する必要があります。
材質の適合性
材料が異なれば、必要な切削工具の形状やコーティングも異なります。たとえば、アルミニウムを加工する場合、効率的な切りくず排出には、ねじれ角が高く鋭い刃先を備えた工具が最適です。一方、硬化鋼を加工する場合は、高い切削抵抗と温度に耐えるために、TiAlN などの強靭なコーティングを施した工具が必要です。
ジオメトリ
エンドミルの形状は、その性能に重要な役割を果たします。ボールノーズエンドミルは輪郭加工や 3D 加工に適しており、フラットエンドミルは溝加工や正面フライス加工に適しています。コーナーラジアスエンドミルは、直角コーナー用途における応力集中を軽減し、工具寿命を向上させるために使用されます。
刃数
エンドミルの刃数は、送り速度、切りくず荷重、仕上げ面に影響します。一般に、より多くの刃を備えたエンドミルは、より軽い切削とより高い送り速度を可能にし、その結果、より良い表面仕上げが得られます。ただし、より多くの電力が必要となり、より多くの熱が発生する場合があります。荒加工では、より少ない数のフルート (たとえば、2 つまたは 3 つ) が多くの場合好まれますが、仕上げ加工では 4 つ以上のフルートが有利になる場合があります。
切削パラメータの最適化
適切なミニエンドミルを選択したら、次のステップは、切削速度、送り速度、切込み深さなどの切削パラメータを最適化することです。これらのパラメータは、エンドミルの性能と工具寿命に大きな影響を与えます。
切断速度
切削速度とは、エンドミルの刃先がワークに対して移動する速度です。通常、表面フィート/分 (SFM) またはメートル/分 (m/min) で測定されます。最適な切削速度は、加工される材料、工具の材質、工具のコーティングなどのいくつかの要因によって異なります。
一般に、切削速度を上げると生産性が向上しますが、発熱量も多くなり、工具寿命が短くなる可能性があります。したがって、適切なバランスを見つけることが重要です。たとえば、超硬エンドミルで高速度鋼を加工する場合、切削速度は 100 ～ 200 SFM 程度が適切です。
送り速度
送り速度は、エンドミルが歯 1 回転あたりに移動する距離です。通常、歯あたりのインチ (IPT) または歯あたりのミリメートル (mm/歯) で測定されます。送り速度は、エンドミルの 1 回転中に各刃先によって除去される材料の量であるチップロードに基づいて選択する必要があります。
適切な送り速度により、効率的な切りくず排出が保証され、エンドミルの過熱が防止されます。送り速度が低すぎると、刃先がワークに擦れて過度の摩耗が発生する可能性があります。逆に、送り速度が高すぎると、エンドミルが破損したり、仕上げ面が悪化することがあります。
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厚さを指します。エンドミルの強度と機械のパワーに応じて最適化する必要があります。一般に、エンドミルが小さいほど、より小さな切込み深さに耐えることができます。ミニエンドミルの場合、多くの場合、工具直径の 0.2 ～ 0.8 倍の切込み深さが推奨されます。
適切な工具保持とワークのセットアップ
ミニエンドミルを使用した高速加工作業を成功させるには、適切な工具保持とワークのセットアップを確保することが重要です。
ツールホールディング
工具のたわみや振動を最小限に抑えるには、剛性が高く正確な工具保持システムが不可欠です。ミニエンドミルの保持にはコレットチャック、油圧チャック、焼きばめホルダがよく使われます。これらのホルダは高いクランプ力と同心性を提供し、切削性能と工具寿命の向上に役立ちます。
ワークのセットアップ
加工中にワークが動かないように、ワークをしっかりとクランプする必要があります。振動や位置ずれがあると、表面仕上げの低下、工具の破損、または寸法の不正確さが生じる可能性があります。バイス、治具、または磁気チャックを使用すると、ワークピースを安定してセットアップできます。
クーラントと潤滑剤
適切なクーラントと潤滑剤を使用することは、高速加工におけるミニエンドミルの使用を最適化するもう 1 つの重要な側面です。
クーラント
クーラントは刃先の温度を下げ、切りくずを洗い流し、ワークや工具の損傷を防ぐのに役立ちます。クーラントには主に水性と油性の 2 種類があります。水ベースの冷却剤は、冷却能力が高く、コストが低いため、より一般的に使用されます。ただし、細菌の増殖を防ぐために適切なメンテナンスが必要な場合があります。
潤滑
潤滑剤は刃先とワークピースの間の摩擦を軽減し、切りくず排出性と表面仕上げを改善します。高速加工では、フラッドクーラント、ミストクーラント、最小量潤滑 (MQL) など、さまざまな方法で潤滑剤を塗布できます。 MQL は、少量の潤滑剤を使用するため、効果的な潤滑を提供しながら無駄とコストを削減できるため、人気のあるオプションです。
ツールの監視とメンテナンス
高速加工におけるミニエンドミルの継続的な性能を確保するには、定期的な工具の監視とメンテナンスが不可欠です。
ツールの監視
加工中にエンドミルの状態を監視することで、摩耗や損傷を早期に発見することができます。これは、センサーを使用して切削力や振動を測定したり、ワークピースの表面仕上げを監視したりすることで、目視検査を行うことができます。過度の摩耗または損傷の兆候が検出された場合は、さらなる問題を防ぐためにエンドミルを直ちに交換する必要があります。
工具のメンテナンス
適切な工具のメンテナンスには、エンドミルの洗浄、研磨、コーティングが含まれます。使用後は毎回、エンドミルを洗浄して切りくずやクーラント残留物を除去する必要があります。研ぐことで刃先が回復し、工具の寿命が延びますが、正しい形状を確保するには専門家が行う必要があります。エンドミルをコーティングすると、特に難しい材料を加工する場合に、性能と耐久性が向上します。
結論
高速加工におけるミニエンドミルの使用を最適化するには、適切な工具の選択、最適化された切削パラメータ、正確な工具保持とワークのセットアップ、効果的な冷却剤と潤滑、定期的な工具の監視とメンテナンスの組み合わせが必要です。これらの戦略に従うことで、メーカーはより高い生産性、より良い表面仕上げ、より長い工具寿命を達成することができます。
当社のミニエンドミルについて詳しく知りたい場合、または特定の加工要件がある場合は、ぜひご連絡ください。お客様のニーズについてご相談になり、当社の製品が高速加工オペレーションの最適化にどのように役立つかを検討するには、当社までお問い合わせください。
参考文献
- ブースロイド、G.、ナイト、ワシントン州 (2006)。機械加工と工作機械の基礎。 CRCプレス。
- カルパクジャン、S.、シュミット、SR (2013)。製造工学と技術。ピアソン。
- トレント、EM、ライト、PK (2000)。金属の切断。バターワース＝ハイネマン。
