CNC旋盤用切削工具、総合ガイド！

旋盤は、ワークピースを回転させて不要な材料を取り除くことによって、木材や金属の成形や切断に使用されます。しかし、CNC 旋盤は、効率を向上させ、切削加工の精度を向上させることで、ゲームを完全に変え、革命をもたらしました。

切削工具と言えば、最終製品を定義および形成する CNC 旋盤の中核要素です。したがって、高品質の部品を製造し、工具寿命を延ばし、効率を最適化するには、適切な切削工具を選択することが非常に重要です。

このガイドでは、CNC 旋盤用のさまざまな切削工具、その機能、特性、いつ、どのように使用すべきかについて説明します。それだけでなく、この記事を最後まで読むと、これらのツールを保守する方法と、正確に選択の基準となる理由もわかります。飛び込んでみましょう。

旋盤切削工具の紹介

手動旋盤切断機から CNC 旋盤機へのアップグレードにより、あらゆる製造業が同様に席巻されています。 CNC マシンは完全に自動化されており、精度と効率を確保するために切削工具と操作を制御するデータ ドライブ プログラムによって実行されます。ますます多くの産業がCNC旋盤を最大限に活用しています。いくつか例を挙げると、自動車、エレクトロニクス、家具製造業などです。

CNC 旋盤への依存と重要性がますます高まっていることを考えると、CNC 旋盤の重要な要素はそれに付属する切削工具であることを認識する必要があります。これらは実際に作業を行うツールです。たとえば、切断、 掘削、ボーリング、ねじ切り、およびワークピースに必要なものすべて。

旋盤切削工具の分類

多種多様な切削工具はさらにカテゴリに分類することができ、最終的には正確に何が必要かを判断するのに役立ちます。分類は、材料、目的、または必要な刃先に基づいています。

工具の材質に基づいて

CNC 旋盤が扱う材料は、選択される切削工具に影響します。これは、材料が異なるとさまざまなタイプに異なる反応を示すため、より高い効率を確保するにはどの材料が切削工具と接触するかを考慮する必要があるためです。切削工具は、耐摩耗性、切削能力、耐熱性などの性能に大きな影響を与えます。

1. ハイス(HSS)

ハイス工具はその剛性と耐久性で知られています。高速加工が必要なく、コストを重視する場合に使用されます。他の素材よりも安価ですが、耐熱性や耐摩耗性が低いため、摩耗が早くなります。

2. セラミック

セラミック切削工具は耐熱性に優れているため、高硬度材料の高速加工に最適です。また、クーラントを必要とせずに高い切削速度に耐えることができますが、高い機械的ストレスがかかると亀裂が発生する可能性があります。

3. 炭化物

これは、CNC 旋盤で最も一般的に使用される切削工具で、炭化タングステン製で、その硬度、耐摩耗性、高速切削時の切れ味の点で非常に信頼されています。金属ワークに最適な切削工具素材です。ただし、これも強い衝撃を受けると欠ける可能性があります。

4. サーメット

この切削工具はセラミックと金属材料を組み合わせたもので、最終的には靭性に対処するのに理想的です。サーメットバイトにより良好な仕上げ加工が可能です。

実行された操作に基づく

CNC 旋盤ツールのもう 1 つの基準は、機械加工操作に基づいています。したがって、ツールを検討する際には操作を考慮する必要があります。

1. 旋削工具

この工具は、円筒状のワークピースの外径から材料を除去することによって、ワークピースの特定の形状または寸法を実現する旋削加工に使用されます。旋削加工は最も一般的な加工であり、表面仕上げに対する材料除去率に基づいてさらに分類できます。

たとえば、荒加工用旋削工具は、ノーズ半径が大きいため、バルク材料の除去に対応できるように作られています。また、より強力な切れ刃を備えているため、大きな切削力を簡単に扱うことができます。

次は、ノーズ半径が小さく、荒加工後に滑らかな表面が得られる仕上げ旋削工具です。ただし、粗加工と比較して材料除去率は低くなります。

最後のツールは、複雑な外部プロファイルに使用されるプロファイル旋削ツールで、指定されたプロファイルに従い、精度を維持するために正確な形状が必要です。

2. ボーリング工具

内径加工にはボーリング工具が必要です。ボーリング工具はワークピースにあらかじめ開けられた穴を拡張したり仕上げたりするため、正確な内径と高品質の表面仕上げが得られます。

荒ボーリング工具は、初期段階で大量の材料を除去し、基本的な内部形状を形成することを目的としています。

荒ボーリングの後、仕上げボーリング工具を使用して精度と表面品質を向上させ、最終寸法が仕様と正確に一致するようにします。

精密ボーリングバーは、繊細な制御と厳しい公差を提供するため、高精度の内径加工に使用されます。これは、極度の精度が必要な用途では重要です。これらのツールは、滑らかで正確な内面を作成するために不可欠です。

3. 突切り・溝入れ工具

突切り工具と溝入れ工具には独自のタスクがありますが、CNC 旋盤では頻繁に同じ意味で使用されます。カットオフツールとしても知られるパーティングツールは、単一の軸に沿って切断することによって大きなワークピースからコンポーネントを分離するために使用される幅が狭く鋭い刃のツールです。

一方、溝入れツールは、ワークピースの表面に溝や溝を彫ることを目的としています。これらは、穴やボアなどの内部にある場合もあれば、ワークピースの直径や面に沿った外部にある場合もあり、プロファイルはさまざまな溝の形状に適合します。

4. 穴あけ工具

ドリリング ツールは、ワークピースに丸い穴を作成するために使用され、多くの場合、CNC 旋盤加工の最初の操作であり、ボーリングやねじ切りなどのその後のプロセスの基礎を築きます。ツイスト ドリルは最も一般的なタイプで、材料を切断する際の切りくずの除去に役立つ螺旋形状が特徴です。ツイストドリルは多用途であり、最初の穴加工でさまざまな材料に使用されます。一方、センタードリルは、大きなツイストドリルをガイドする小さなパイロット穴を作成し、ドリルが確実に中心に保たれ、加工中のたわみを防ぎます。

5. ねじ切りツール

ねじ切りツールは、ワークピースの外面または内面にねじ状のねじ山を切るために使用され、正確で均一なねじ山プロファイルを確保するための特定の形状を備えています。外径ねじ切り工具は、円筒状のワークピースの外径にねじを切るように設計されています。刃先は必要なねじ山プロファイルに従って成形され、CNC プログラミングにより正確なピッチと深さを保証します。雌ねじ工具は、ボアまたは穴の内部で同じ機能を実行し、適切に取り付けるために雄ねじのプロファイルと正確に一致する必要がある雌ねじを作成するため、ねじ付きコンポーネントを必要とする用途では重要です。

6. ローレット加工ツール

ローレット加工ツールは、主にハンドルやファスナーのグリップ力を高めるなどの美的または機能的な目的で、円筒形のワークピースにテクスチャーまたは模様のある表面を作成するために使用されます。ストレートローレットツールは、表面に沿って平行な隆起を作成し、シンプルな直線パターンを提供します。一方、ダイヤモンド ローレット ツールは、ワークピースの表面に十字またはダイヤモンド形のパターンを生成します。これは一般にグリップを向上させるために使用され、取り扱いや摩擦が重要な用途に最適です。これらのパターンは、さまざまな機能的または装飾的な用途のために、金属とプラスチックの両方の加工物に適用できます。

刃先数による

1. シングルポイント切削工具

シングルポイント切削工具は、ワークピースと相互作用する単一の刃先を備えており、旋削、ボーリング、ねじ切り、面取りなどの作業に適しています。これらのツールは、単一方向の精度が要求されるシンプルな機械加工アプリケーションに最適です。基本的な形状を採用しているため作成が簡単で、高い精度が要求される精密機械加工に最適です。

2. 多点切削工具

多点切削工具は、その名前が示すように、多数の刃先を備えており、これらの刃先が同時にワークピースと噛み合うため、材料除去率が向上し、工具の摩耗が少なくなります。これらは、掘削、穴あけなど、高い生産性が必要な作業でよく使用されます。 フライス加工、リーミング。

多くの刃先により熱放散も改善され、工具の寿命と性能が向上します。また、これらのツールはシングルポイント切削ツールよりも効率的ですが、より複雑な形状をしていることも知っておく必要があります。

旋盤切削工具の形状

ジオメトリと言えば、CNC 旋盤とその切削工具について話すときに非常に重要です。これは、ジオメトリがワークピースとどのように相互作用し、さまざまな加工結果に影響を与えるかを決定するためです。

すくい角、つまり切削工具の面とワーク表面の間の角度は、重要な幾何学的側面です。すくい角は、切削抵抗、切りくず形成、および全体的な工具の摩耗に大きな影響を与えます。ポジティブすくい角は、切削抵抗を最小限に抑え、切りくずの生成を容易にするため、柔らかい材料を加工する場合によく使用されます。より強靱な材料の場合は、工具強度と耐チップ性が向上するため、負のすくい角が望ましいです。

もう 1 つの重要な要素は、刃先とワーク表面との間に形成される角度である逃げ角です。この角度により、工具がワークピースに擦れるのを防ぎ、摩擦と摩耗を最小限に抑えます。ただし、適切な逃げ角を選択することが重要です。逃げ角が大きすぎると、工具が弱くなり、粉砕しやすくなります。一方、逃げ角が小さいと過剰な摩擦が発生し、過熱や工具の早期摩耗が発生する可能性があります。

刃先半径は、加工面の最終的な仕上がりにも影響します。半径が大きいほど表面仕上げは良くなりますが、より多くの切削力が必要になります。対照的に、刃先半径が小さいと、より鋭く、より積極的な切断が可能になりますが、表面品質はそれほど良好ではない可能性があります。最後に、ノーズ R (切削工具の丸い先端) により工具が強化され、表面の滑らかさが向上します。ただし、適切に扱わないと、ノーズ半径が広くなり、切削圧力が増大し、工具のビビリが発生し、工具寿命とワークの品質が低下する可能性があります。

ツールインサートとホルダー

切削工具は CNC 旋盤の工具ホルダーに頻繁に取り付けられますが、これは安定性と正確な加工プロセスに不可欠です。ツールホルダーは、効率的な結果を得るために理想的な切削角度を維持しながら、切削工具を所定の位置にしっかりと保持するように作られています。刃先交換式工具ホルダは、最も頻繁に使用される工具ホルダの 1 つです。これらのホルダは、セラミックまたは超硬で構成された交換可能な切削チップである刃先交換式インサートを採用しています。

これらは、マシン全体を交換するのではなく、諦めたときにペン先を交換するためのよりコスト効率の高い方法です。

旋削や旋削などの一点切削作業を行う場合 つまらない、剛性と精度が重要です。クイックチェンジツールホルダーは、ツール交換のダウンタイムを最小限に抑えるために、大量の CNC 加工でよく使用されます。これらのホルダーは、再校正を必要とせずに素早い工具の移動を可能にするため、効率を維持するために頻繁に工具を交換する必要がある用途に非常に役立ちます。

実際の刃先交換式インサートには、円形、四角形、三角形の 3 つの異なる形状があり、それぞれ特定の加工活動に適しています。さらに、ダイヤモンドライクカーボン (DLC) や窒化チタン (TiN) などのさまざまなコーティングも利用でき、耐摩耗性を高め、摩擦を低減し、工具寿命を延ばします。

CNC旋盤工具の選択基準

CNC 旋盤操作で最良の結果を得るには、正しい切削工具を選択する必要があります。材質が異なれば工具の品質も異なるため、ワーク材質は最も重要な変数の 1 つです。プラスチックやアルミニウムなどの柔らかい材料は、安価ではありますが耐摩耗性に劣る高速度鋼 (HSS) 工具を使用して機械加工できますが、チタンやステンレス鋼などの硬い材料には、高温や耐久性に耐えるために超硬やセラミックなどの堅牢な工具材料が必要です。着る。

さらに、速度が高くなると摩耗と熱が増加するため、送り速度と切削速度が重要です。 HSS は低速の加工に適していますが、超硬工具は高速加工でより優れたパフォーマンスを発揮します。最後に、コストと工具寿命も重要な要素です。多結晶ダイヤモンド (PCD) や立方晶窒化ホウ素 (CBN) で作られたインサートなどの高性能工具は高価ですが、寿命が長く、工具交換やダウンタイムが最小限に抑えられるため、全体の生産コストが削減されます。

工具のメンテナンスと取り扱い加工の精度を確保し、工具の寿命を延ばすためには、適切なメンテナンスが不可欠です。磨耗、欠け、破損がないか定期的に確認することが重要です。加工品質の問題を防ぐために、損傷した工具をすぐに修理することが最善です。刃先交換式インサートは損傷を防ぐために元のパッケージで保管する必要があり、乾燥した清潔な環境で保管することで錆や腐食を避けることができます。 HSS などの再研磨可能な工具は、再研磨により長持ちします。磨耗した超硬およびセラミックインサートは交換する必要があります。適切な量のクーラントを適用すると、工具の摩耗が最小限に抑えられ、熱が低下し、表面仕上げが向上します。
結論CNC 加工の生産性と効率を最大化し、コストと工具の摩耗を低減するには、旋盤切削工具の正しい選択とメンテナンスについて理解することが不可欠です。しかし、それは、業界で使用している CNC 旋盤用の切削工具の品質にも左右されます。 CNC 旋盤関連のあらゆるものを扱うのに最適な場所は次のとおりです。 CNCヤンセン。 20年以上の経験と非常に厳格な品質管理措置を導入し、お客様のニーズを確実に満たします。