CNC加工において、送り速度と切削速度を理解することは、最高の加工効率を実現するための鍵となります。これら2つの重要な加工パラメータは、精密な部品を製作し、生産性を向上させるための基礎となります。このガイドでは、送り速度と切削速度とは何か、なぜ重要なのか、そしてどのように連携して機能するのかを探っていきます。これらの理解を深めることで、CNC加工のスキルを向上させ、安定した高品質な加工結果を得たいと考えています。
送り速度とは何ですか?
送り速度は、機械加工中に切削工具が材料を移動する速度を示します。機械工は送り速度を毎分ミリメートル (mm/分) または毎分インチ (IPM) で測定します。この速度は、仕上げ面の品質と材料の除去率にも影響します。
切断速度とは何ですか?
切削速度は、加工中にワークピースと工具が互いにどれだけ速く移動するかを示します。これは、フィート/分 (ft/分) またはメートル/分 (m/分) で測定されます。切削速度は、加工プロセスの温度、工具の寿命、最終表面の滑らかさに影響します。
機械工が最適な送り速度を決定する際に考慮すべき主な要素:
適切な送り速度を選択する際には、いくつかの重要な要素を考慮する必要があります。
1.表面仕上げ
選択した送り速度は、最終的な表面の滑らかさに直接影響します。0.01 ～ 0.05 mm/回転の遅い送り速度では、仕上げ作業に最適な滑らかな表面が作成されます。速い速度では、表面に目立つ跡が残ります。
2。 生産性
送り速度が速いほど、出力が増加し、材料の除去が速くなります。通常の荒削りでは、出力を増加させるには 0.05 ～ 0.5 mm/回転の送り速度が最適です。また、工具の状態も良好に保たれます。ただし、速度と工具の摩耗および表面品質のバランスを取る必要があるため、速度が速いほど良いとは限らないことに注意してください。
3. 送り速度制限
どの機械も、動作速度には限界があります。このため、基本的な旋盤では速度の選択肢が少なくなります。一方、CNC マシンでは、作成するものに応じて 20 ～ 200 m/分の間で速度を調整できます。
4. カット幅
送り速度が変わると、切断の幅も変わります。工具の直径の半分未満のワークピースを切断する必要がある場合は、送り速度を上げることができます。幅の広い切断では、工具を節約し、材料を完全に除去するために、送り速度を低くする必要があります。
5. 工作機械の能力
送り速度が速いほど、切削中に振動が大きくなります。すべての機械には、処理できる振動の量に一定の制限があります。問題を回避するには、送り速度を機械が安全に処理できる量に合わせる必要があります。
6. 切削工具の形状
切削工具の設計と形状は送り速度に影響します。超硬合金などのより硬い材料で作られた工具は、より高い送り速度に対応できます。切削刃の数も重要で、簡単に除去できる材料の量を決定します。
最適な切断速度を決定するにはどうすればよいでしょうか?
機械加工では、適切な切削速度を選択することが重要です。特定のワークピースに最適な切削速度を見つけるには、さまざまな要素が関係します。
切削工具の強度
切削工具の材質強度によって、安全な作業のための最大回転速度が決まります。立方晶窒化ホウ素（CBN）や多結晶ダイヤモンド（PCD）などの最新工具は、高速度鋼（HSS）の5倍の速度で加工できます。超硬工具もHSS工具の3倍の速度で加工できます。高速回転は発熱と振動の増加につながるため、工具の寿命を延ばすには、優れた耐熱性と硬度が必要です。
ワーク硬度
ワークピースの材質の硬さも速度の選択に影響します。チタンなどの硬い材料は、通常 60 m/分以下の低速で切断する必要があります。アルミニウムなどの柔らかい材料は、最大 500 m/分の速度で切断できます。これは、硬い材料は、工具が急速に摩耗するのを防ぐために、低速で切断する必要があることを示しています。
工具寿命
切削速度の選択は、工具の寿命に直接影響します。高速では熱がより早く蓄積されるため、工具の摩耗が早くなります。また、切削速度が遅すぎると、工具が損傷したり、切削プロセスの生産性が低下したりすることがあります。最良の方法は、生産性が高く、工具の寿命が長くなる速度を見つけることです。
切削工具材質
工具の材質によって、処理できる最高速度が異なります。HSS 工具は 20 ～ 40 m/分で最適に機能しますが、超硬工具はそれよりはるかに高速、つまり最大 200 m/分で機能します。大規模な生産には、ダイヤモンド工具や立方晶ボロンなどの最新の材料が役立ちます。これらの材料は、約 500 m/分の速度に対応できます。
送り速度と切削速度の違い
送り速度と切削速度は異なる目的で使用され、機械加工操作に異なる影響を与えます。
- 測定単位： 送り速度の単位はミリメートル/分 (mm/min) またはインチ/分 (IPM) であり、切削速度の単位はメートル/分 (m/min) または表面フィート/分 (SFM) です。
- モーションタイプ: ツールの回転運動によって切削速度が決まります。一方、送り速度はワークピースの直線運動です。
- 材料への影響: 送り速度は仕上げ面の品質と切りくずの形成に影響します。 切削速度が速いと熱が発生し、工具が摩耗します。
- 操作タイプ： 旋削加工では、加工の段階に応じて送り速度は変わりますが、切削速度は同じままです。
- 表面品質： 送り速度は仕上げ面に特定の模様を作ります。逆に、切削速度の熱は表面の滑らかさに影響を与えます。
- プロセス制御： 供給速度 ツールが1回のパスで削り取る材料の量を設定します。材料が削り取られる速度は 切削速度.
- パラメータ調整: 送り速度は軸の動きを変えることで制御されます。一方、切削速度の場合は、主軸速度で調整します。
- 工具寿命: 送り速度が速いと、機械的なストレスによって工具が破損する可能性があります。 切削速度が速いと工具に熱による損傷が生じます。
- 生産性バランス: 送り速度は除去される材料の量を制御し、切断速度は機械の動作速度を決定します。
- マシンの制限: 機械の軸に沿った移動能力によって送り速度が制限されます。また、スピンドルのパワーによって切削速度が制限されます。
| 送り速度 | 切削速度 | |
|---|---|---|
| 測定単位 | IPM または mm/min | SFM または m/min |
| モーションタイプ | ワークピースの直線移動 | ツールの回転動作 |
| 操作タイプ | ステージによって異なる | 一定のまま |
| 材料の影響 | 表面仕上げに影響します | 工具の摩耗を生じさせる |
| 表面品質 | 表面パターンを作成する | 表面の滑らかさに影響します |
| プロセス制御 | パスあたりの材料 | 材料除去率 |
| パラメータ調整 | 軸移動制御 | 主軸速度調整 |
| 工具寿命 | 機械的ストレスによる損傷 | 熱による摩耗 |
| 生産性バランス | 材料量制御 | 機械加工の生産性 |
| マシンの制限 | 軸移動能力 | スピンドル電力制限 |
機械加工操作における送り速度はどのように計算しますか?
送り速度の計算には、簡単な式を使用します: 送り速度 = (スピンドル速度 × フルート数) / 1000。旋削加工の場合、送り速度は XNUMX 回転あたりのミリメートルまたは XNUMX 回転あたりのインチで測定されます。最終的な計算では、ツールの種類、ワークピースの材質、要求される表面仕上げという XNUMX つの主な側面を考慮する必要があります。
切断速度を計算する式は何ですか?
切断速度の計算は、測定システムによって異なります。メートル法の単位の場合は、以下を使用します。
Vc = (π × D × N) / 1000
ここで、Vc = 切削速度（m/分）、
π = 円周率（約3.14159）、
D = ワークピース直径（mm）、
N = スピンドル速度 (rpm)
ヤードポンド法の場合、この式は次のように変わります。
Vc = (π × D × N) / 12
ここで、Vc = 切削速度（SFM）、
D = ワークピースの直径（インチ）
注意: フライス加工中の計算では、ワークピースの直径ではなく工具の直径を使用します。
切削速度と送り速度の決定
切削速度と送り速度の適切なバランスを決定するには、まず適切な切削深さを選択します。この選択は、工具の品質と材料によって異なります。送り速度は、機械の安定性と希望する表面仕上げに基づいて設定します。その後、切削速度を変更して、材料を最適な方法で除去し、工具寿命を最大化する必要があります。硬い材料ではこれらのパラメータを低く設定する必要があり、柔らかい材料では高い値に対応できることを覚えておいてください。これらの変更は、熱を制御し、適切なチップ形成に役立ちます。
送り速度と切削速度の相互作用
切削プロセスには、主に 2 つの動きがあります。切削速度は、圧縮力によって材料を除去する主な動きを開始します。送り速度は、ワークピース表面でのツールの動きを制御します。これらの動きが結合して、連続したチップを形成します。機械加工操作の種類ごとに、最良の結果を得るために、異なる送り動作の強度が必要です。
非線形パス
送り速度は通常、機械加工中に直線的に動きますが、円形または円弧のカットの場合は、ツールは曲線のパスをたどります。この軌道の変化は、切削深さが増すにつれて大きくなります。特に内側のコーナーを切削する場合、ツールと材料の接触角度は大きくなります。ここでは、外側のコーナーと比較して、ツールが材料に多く接触します。これらの変化は、表面仕上げの品質と切削精度に直接影響します。
結論
切削速度と送り速度の適切なバランスが、機械加工の成功につながります。ワークピースの材質、切削工具の設計、機械の材料処理能力など、多くの側面を知っておく必要があります。これら 2 つがどのように連携するかを本当に理解すれば、最高の機械加工を行うことができます。
よくある質問
切削速度と送り速度は CNC 加工の品質と生産性にどのように影響しますか?
切削速度と送り速度の組み合わせによって、材料をどれだけ速く除去できるか、またどのような表面仕上げが得られるかが決まります。速度が速いと生産率は上がりますが、工具の摩耗が早くなります。最良の結果を得るには、機械の能力の範囲内で表面品質と速度のバランスが取れる送り速度を選択してください。
送り速度の変化によってチップの厚さはどのように影響を受けますか?
送り速度はチップの厚さに直接影響します。送り速度が速いとチップが硬くなり厚くなり、簡単に破砕されます。送り速度を遅くすると、チップは弾力性があり薄くなります。そのため、きれいに破砕するのが難しくなります。これらの変化は、最終的な表面品質と除去率に影響します。
最高の加工出力を得るために最速の切削速度をサポートする材料はどれですか?
一般的な材料の中では、アルミニウムが最も切削速度が速く、切削しやすく柔らかいため、100～500 SFM で加工できます。
非常に高い切断速度を使用するとどのような結果になりますか?
機械を高速で稼働させると、過剰な熱が発生します。これにより、ワークピースが熱によって損傷したり、ツールが急速に摩耗したり、表面仕上げが損なわれたりするなど、多くの問題が発生する可能性があります。これにより、経費が増加します。
