立型旋盤の適切な切削速度を選択するにはどうすればよいですか?

立旋盤の操作に関して、加工プロセスに大きな影響を与える最も重要な要素の 1 つは、適切な切削速度の選択です。立形旋盤の信頼できるサプライヤーとして、当社はこのパラメータの重要性と、それが加工作業の品質、効率、費用対効果に与える影響を理解しています。このブログ投稿では、立旋盤の適切な切削速度を選択するための重要な考慮事項と方法について詳しく説明します。

切削速度の概念を理解する

切削速度 (V_c) は、切削プロセス中の切削工具とワーク表面の間の相対速度として定義されます。通常、メートル/分 (m/min) またはフィート/分 (ft/min) で測定されます。切削速度は、材料除去率、工具寿命、ワークピースの表面仕上げ、および機械加工プロセス全体の生産性を決定する上で重要な役割を果たします。

一般に、切削速度が高いほど材料除去率が高くなります。これは、より多くの材料をより短い期間でワークピースから除去できることを意味します。ただし、切削速度が高すぎると、過度の発熱、工具の急速な摩耗、および表面仕上げの低下が発生する可能性があります。一方、切削速度が低いと、加工時間が長くなり、生産性が低下する可能性がありますが、切削パラメータのバランスが取れていれば、表面品質が向上し、工具寿命が長くなることがあります。

切削速度の選択に影響する要因

ワーク材質

被削材の種類は、切削速度の選択に影響を与える主な要素の 1 つです。材料が異なれば、硬度、靱性、熱伝導率などの機械的特性も異なり、切断プロセスに対する材料の反応に影響を与えます。

• 金属：例えば、アルミニウムを加工する場合、アルミニウムは硬度が低く、熱伝導率が良いため、比較的高い切削速度を使用できます。これにより、切削中に発生する熱が素早く放散され、工具損傷のリスクが軽減されます。対照的に、ステンレス鋼やチタンなどのより硬い材料を加工する場合、強度が高く熱伝導率が低いため、通常はより低い切削速度が必要になります。これらの材料の加工中に発生する高い切削抵抗と熱により、切削速度が適切に調整されていない場合、工具が急速に摩耗する可能性があります。

• 非金属: プラスチックや複合材料などの材料にも、独自の切断要件があります。プラスチックは高温で変形しやすいため、溶解や過度の変形を避けるために切断速度を慎重に選択する必要があります。複合材料には異なる繊維とマトリックス材料が含まれている場合があり、層間剥離や繊維の引き抜きがなくきれいに切断できるように切断速度を調整する必要があります。

工具材質

切削工具の材質も重要な要素です。工具の材質が異なれば、硬度、耐摩耗性、耐熱性のレベルも異なります。

• ハイスピード鋼 (HSS): ハイス工具は比較的安価で、靭性が優れています。ただし、他の工具材料に比べて耐熱性が低くなります。したがって、HSS 工具を使用する場合、一般に、より高度な工具材料を使用する場合よりも切削速度が遅くなります。

• 炭化物: 超硬工具は、その高い硬度と優れた耐摩耗性により、現代の機械加工で広く使用されています。ハイス工具よりも高い切削速度に耐えることができるため、高速加工用途に適しています。超硬工具には、コーティング超硬や非コーティング超硬などのさまざまな種類があり、コーティングにより工具の性能がさらに向上し、さらに高い切削速度が可能になります。

• セラミックおよび立方晶窒化ホウ素 (CBN): これらは、非常に高い切削速度で非常に硬い材料を加工するために使用できる超硬工具材料です。ただし、超硬よりも高価で脆いため、適切な取り扱いと切削パラメータの選択が重要です。

工具形状

すくい角、逃げ角、ノーズ半径などの切削工具の形状も切削速度に影響します。すくい角を正にすると切削抵抗を低減できますが、工具の強度も低下する可能性があります。ノーズ半径を大きくするとワークピースの表面仕上げが向上しますが、振動を避けるために切削速度を下げる必要がある場合があります。

加工条件

切削速度の選択には、切削の種類 (荒加工または仕上げ加工)、切込み深さ、送り速度などの加工条件も考慮する必要があります。

• 荒加工と仕上げ加工: 荒加工作業中の目標は、大量の材料を迅速に除去することです。したがって、大きな切込み深さと送り速度とともに、比較的高い切削速度を使用できます。仕上げ加工では、良好な仕上げ面を実現することが重視されるため、多くの場合、より低い切込み深さと送り速度で、より低い切削速度が使用されます。

• 切込み量と送り速度: 切込み深さと送り速度が大きくなると、過度の工具の摩耗や不安定性を防ぐために、一般に切削速度を低くする必要があります。切込み深さまたは送り速度が増加すると、切削抵抗も増加し、工具にかかる応力と熱が増加する可能性があります。切削速度を下げることにより、工具はこれらの増大する力に十分耐え、切削性能を維持することができます。

適切な切断速度の決定方法

ツールの製造元の推奨事項を参照してください

通常、工具メーカーは、さまざまな被削材の材質や加工条件に基づいて、自社の工具の推奨切削速度を提供しています。これらの推奨事項は広範なテストと研究に基づいており、切断速度を選択するための良い出発点となります。これらの推奨事項は、工具メーカーのカタログ、技術データ シート、またはオンライン リソースで見つけることができます。

切削速度の計算式を使用する

切削速度の計算にはいくつかの公式があります。最も一般的な式の 1 つは次のとおりです。

[V_c=\frac{\pi DN}{1000}]

ここで、(V_c) は切削速度 (m/min)、(D) はワークピースの直径 (mm)、(N) はスピンドル速度 (rpm) です。

切削速度とワークの直径がわかっている場合は、式を整理すると、必要な主軸速度を計算することもできます。

[N=\frac{1000V_c}{\pi D}]

ただし、これらの式は理論的根拠を提供するだけであり、実際の切削速度は特定の加工条件に応じて調整する必要がある場合があります。

加工試験の実施

場合によっては、小規模な加工テストを実施することが、適切な切削速度を決定する効果的な方法となることがあります。切削速度を変更し、工具の摩耗、表面仕上げ、材料除去率を測定することで、特定の用途に最適な切削速度を見つけることができます。この方法では、ある程度の時間とリソースが必要になる場合がありますが、特定の加工プロセスに対して最も正確な結果が得られます。

適切な切断速度を選択することの重要性

立旋盤に適切な切削速度を選択することは、いくつかの理由から最も重要です。

工具寿命の向上

切削速度が適切に選択されると、工具にかかる応力や摩耗が少なくなります。これにより、工具の寿命が大幅に延長され、工具交換の頻度と工具の総コストが削減されます。たとえば、切削速度が高すぎると、工具の摩耗が早くなり、工具の交換コストや工具交換のダウンタイムが増加する可能性があります。

強化された表面仕上げ

適切な切削速度は、ワークピースのより良い表面仕上げを達成するのに役立ちます。切削抵抗と発熱を軽減することで、ワークピースの変形、びびり、その他の表面欠陥が発生しにくくなります。これは、航空宇宙産業や自動車産業など、高品質の表面仕上げが必要な用途では特に重要です。

生産性の向上

最適な切断速度を選択することで、生産性の向上につながります。切削速度が速いほど材料除去率が高くなり、一定時間内により多くのワークピースを加工できるようになります。同時に、より長い工具寿命とより優れた表面仕上げを確保することで、再加工やダウンタイムが減り、機械加工プロセス全体の生産性がさらに向上します。

結論

立旋盤に適切な切削速度を選択することは、被削材の材質、工具の材質、工具の形状、加工条件などの複数の要素を慎重に考慮する必要がある複雑なプロセスです。私たちは、【貴社の立場】立旋盤サプライヤーとして、お客様に高品質な機械と総合的な技術サポートを提供することに全力を尽くします。私たちの立型CNC旋盤、CNC立型旋盤、 そしてCNC立旋盤さまざまな加工用途の多様なニーズを満たすように設計されています。

当社の立旋盤に興味がある場合、または切削速度の選択やその他の加工パラメータについてさらに詳しい情報が必要な場合は、詳細なご相談のためにお気軽にお問い合わせください。当社の専門家チームは、お客様の機械加工作業に適切な選択ができるようお手伝いいたします。

参考文献

• カルパクジャン S.、シュミット SR (2009)。製造工学と技術。ピアソン・プレンティス・ホール。
• 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。