総合的な金属切断サービス: 旋回, 掘削, つまらない, プレーニング, ブローチ加工, とミリング. カスタム工業用金属部品の精密機械加工.
当社は手動フライス盤や旋盤から、5 軸 CNC センターや積層造形へと移行してきました。.
しかし、そのすべてを通じて, 6つの工程が金属切削の根幹として残っています: 旋回, 掘削, つまらない, プレーニング, ブローチ加工, とミリング.
他のすべての方法 - EDM, レーザ, ウォータージェットは専門家です. この6人がジェネラリストです. それらをマスターしてください, そしてほとんど何でも作ることができます.
この記事で, 各プロセスの中心原則を説明します, 現実的に期待できる精度, それぞれが輝くアプリケーション.
また、いくつかの部品を廃棄した後でのみ学べるような、製造現場から得た苦労した教訓もいくつか紹介します。.
1. 旋回: 回転コンポーネントの一次プロセス
旋回 回転コンポーネントを製造するために最も広く使用されている機械加工プロセスの 1 つ.
従来の旋削加工時, ワークピースが回転する一方で、固定された切削工具が軸方向または半径方向に沿って移動して材料を除去します.
この配置により、シャフトの旋削が特に効果的になります。, ブッシング, 袖, ピン, 円筒形または円錐形の特徴を持つその他のコンポーネント.
動作原理と共通操作
切削工具は回転するワークピースから材料を除去し、必要な表面を生成します。.
工具形状と送り方向を変更することにより, 旋盤はいくつかの操作を実行できます:
- 外部ターニング: 円筒形または階段状の外面を生成します.
- 内径旋削加工: 既存の穴を拡大または仕上げます.
- 面: 回転軸に対して垂直な平らな端面を生成します。.
- テーパ旋削加工: 円錐面を作成します.
- 溝入れと突切り加工: 溝を作成したり、ストックからコンポーネントを分離したりします.
- スレッド: 適切な工具と同期送りを使用して、雌ねじまたは雄ねじを生成します。.
- フォームターニング: 適切な形状のツールを使用して特定のプロファイルを作成します.
従来の旋盤で旋削加工が可能, CNCターニングセンター, およびミルターンマシン.
CNC 装置は、コンポーネントに複数の直径が含まれる場合に特に価値があります。, 溝, スレッド, 一貫した関係を維持する必要がある精密な機能.
ワーク保持と精度管理
ワーク保持力は旋削精度に直接影響します. 3 つ爪セルフセンタリング チャックは高速なローディングを実現し、多くの円形コンポーネントに適しています。.
4 つの爪の独立したチャックにより、個別の爪の調整が可能で、不規則なワークピースや正確な位置合わせが必要な用途に役立ちます。.
複数のセクション間のアライメントを維持することが重要な場合、中心間旋削は長いシャフトで好まれることがよくあります。.
薄肉スリーブまたは精密ボア用, 過剰なチャッキング力によりワークが変形する可能性があります.
これらの場合, 適切に設計された拡張マンドレル, 柔らかい顎, または別の分散型クランプ配置により、より優れた寸法安定性が得られる場合があります.
一般的な精度と用途
従来の旋削加工では、適切な条件下で一般的に IT7 ～ IT8 の寸法公差等級が達成されます。.
精密 CNC 旋削により、より厳しい公差を実現可能, 機械によっては, 材料, ワークホールディング, 切削工具, 及び検査方法.
典型的なアプリケーションには含まれます:
- シャフト, 車軸, ピン, およびネジ留め具
- ブッシング, 袖, そしてベアリングシート
- 油圧シリンダーおよびバルブコンポーネント
- 回転機器部品および精密継手
主要なフィーチャが回転である場合、一般に旋削が最初の選択肢となります。.
広範囲の平面を持つコンポーネント用, クロスホール, または複雑な 3 次元幾何学, フライス加工または複合ミルターン加工の方が効率的である可能性があります.
現場でのヒント:
工具形状の重要性を過小評価しないでください. ポジティブすくい角により切削抵抗が低減され、アルミニウムの表面仕上げが向上します。.
スチール用, わずかにマイナスのすくい角で工具寿命を延ばすことができます. また、中心の高さを常に確認してください。数千分の 1 の誤差があると、テーパーが生じ、仕上がりが悪くなることがあります。.
2. 穴あけとボーリング: 穴加工に欠かせない2つのプロセス
穴加工は機械製造の基本です. ドリリングとボーリングはよく一緒に使用されます, しかし、それらは異なる目的を果たします.
ドリリングは主に穴を作成します, 一方、ボーリングでは既存の穴を拡大および修正してサイズを改善します。, ジオメトリ, そして位置関係.
掘削: 固体材料に穴を作成する
穴あけには回転ドリルを使用します, 一般的にはツイストドリル, 固体材料に穴を開ける. ドリルは回転しながらワークに軸方向に進入します.
ボルト穴の加工を効率的に行う方法です。, 油路, 取り付け穴, 後続の機械加工のための予備穴.
しかし, ドリル加工では高精度の穴が自動的に生成されるわけではありません.
刃先が不均一なため、ドリルがふらつく可能性があります, センタリングが悪い, 傾斜した入口面, 剛性不足, または一貫性のない切削抵抗. 穴の深さが深くなるにつれて、切りくずの排出もますます困難になります.
実際の生産では, 掘削パフォーマンスの向上に役立ついくつかの対策:
- 必要に応じて、進入面に面するかスポットを当てます.
- 適切なセンタードリルまたはスポットドリルを使用して、挿入位置を確立します。.
- 両方の刃先が正しく研磨され、バランスが取れていることを確認してください.
- 正しいドリル形状を選択してください, 切断速度, そして材料となる餌.
- 効果的な切りくず排出を実現, 特に深い穴の場合.
- 位置精度に追加の制御が必要な場合は、ドリルジグまたは機械プロービングを使用します.
精密級:
通常、穴あけしたままの穴では次のような結果が得られます。 IT10～IT12 と Ra 12.5 ～ 6.3 μm. 穴が大きすぎる可能性があります, 丸くない, そして完全に真っ直ぐではない. 精密作業用, 穴あけは最初のステップにすぎません.
古典的なドリルとリームのシーケンス:
IT7～IT8、Ra1.6～0.8μmを必要とする穴用, リーマーで穴あけを続けます. さらなる高精度を目指して (IT6とRa 0.4 µm), ドリル→ボーリング→リーマを使用, または穴あけ→内面研削.
現場でのヒント:
ドリルワンダーは敵だ. 必ず最初に短いドリルでスポットドリルを行ってください。, 硬いセンタードリル. 深穴用, ペックドリルサイクルを使用して切りくずを除去します.
また、ドリルを鋭利に保ちます。鈍いドリルは表面を加工硬化させ、その後の加工を困難にします。.
つまらない: 穴サイズの改善, ジオメトリ, と位置
ボーリングでは、シングルポイントボーリングツールまたは適切なマルチエッジシステムを使用して、既存の穴の内面から材料を除去します。. 穴あけとは異なります, 通常、固体材料から直接穴を開けることはありません。.
ボーリングは、穴が厳密な寸法要件を満たす必要がある場合、または他のフィーチャーとの制御された関係を維持する必要がある場合に特に役立ちます。.
エンジンハウジングなどに広く使用されています, ポンプボディ, 伝送ケース, バルブボディ, および精密穴を含むその他のコンポーネント.
ボーリングの主な利点は次のとおりです。:
- 寸法補正: 既存の穴を必要な直径に調整します.
- 幾何学的な改善: 真円度のコントロールに役立ちます, 円柱状, そして真直さ.
- 位置の精度: 制御された機械または治具のデータムを基準にして穴を確立します.
- 大口径対応: 直接穴あけするのが現実的ではない穴を作成します.
精密級:
退屈でも達成できる IT7～IT6 そして Ra 1.6 ～ 0.4 μm. フローティングボーリングヘッドで, サイズと真円度を数ミクロン以内に保つことができます. 穴あけによる位置誤差の修正にも最適です。.
現場でのヒント:
ボーリングバーはたわみやすい, 特にオーバーハングしたとき. 適合する最大のバーを使用してください, オーバーハングを最小限に抑える, 仕上げには小さなノーズ半径を持つ超硬またはサーメットインサートを使用してください。.
深穴用, ダンピング機能付きボーリングバーを使用する (防振) テクノロジー — それはゲームチェンジャーです.
3. プレーニング: 広い平面のための経済的なソリューション
プレーニングは、切削工具とワークピース間の相対的な直線往復運動を使用する従来の機械加工プロセスです。.
マシン構成に応じて, 工具またはワークピースのいずれかが主な切削ストロークを実行します.
切断ストローク中に材料が除去される, 戻りストロークは通常非切削ですが、.
現代の大量生産ではプレーニングはあまり一般的ではありませんが、, 大きなワークピースにも引き続き役立ちます, メンテナンス作業, 専用の高生産性機器が正当化されない用途.
動作原理と装置
一般的なカンナ盤には次のものがあります。:
- シェイパー: 切削工具は比較的小さなワークピース上を往復運動します。.
- かんな: 通常、ワークピースは切削工具の下で移動します。, 大型で重いコンポーネントに適した機械を作る.
- スロッターズ: 垂直往復工具により内部キー溝が形成されます, スロット, および特定の内部プロファイル.
プレーニングにより平らな表面を作成できます, ステップ, 溝, および選択された角度のあるサーフェス.
コンポーネントが大きすぎるか、従来のフライス装置を使用して経済的に加工するには扱いにくい場合に特に役立ちます。.
精度とプロセスの制限
プレーニング盤は比較的シンプルな工具を備えており、幅広いワークピースに対応できます。.
しかし, 往復運動により加速と減速が生じます, 戻りストロークでは材料は除去されませんが、. これらの要因により、切断速度と全体的な生産性が制限されます。.
一般的なプレーニング作業では IT9 ～ IT11 の寸法グレードを達成できる場合があります, 有利な条件下ではより良い結果が得られる.
表面粗さは一般的に Ra 1.6 ～ 6.3 μm 程度になります。, 工具形状に応じて, 餌, 材料, そして機械の状態.
プレーニングが適しているのは、:
- 大きな機械ベッドとガイド面
- 重い構造コンポーネント
- 平面と直線溝
- 修理・メンテナンス作業
- 単品および小ロット生産
現場でのヒント:
プレーニングが遅く、アイドル戻りストロークがある, そのため、生産に経済的であることはほとんどありません. しかし、ワンオフの機械ベッドでは工場には大きすぎます, 多くの場合、それが唯一の選択肢です.
工具が鋭利で、クラッパーボックスが機能していることを確認してください (工具が戻りストロークで引きずっている場合), 表面を台無しにしてしまいます.
4. ブローチ: 繰り返し形状の高生産性加工
ブローチ加工は、ブローチと呼ばれる特殊な多刃工具を使用する加工プロセスです。.
歯の高さは徐々に高くなっていきます, 必要なプロファイルが得られるまで、連続する歯で少量の材料を除去できるようにする.
従来のフライス加工やプレーナ加工とは異なり、, フィーチャを生成するには複数のパスが必要になる場合があります, ブローチ加工では、多くの場合、1 回のストロークまたは連続パスでプロファイル全体を完成させることができます。.
作業原則
各ブローチ歯は、加工代の制御された部分を除去します。.
最初の歯は荒切削を実行します, 中間の歯は追加の材料を除去します, そして最終的な歯によって、仕上がりの寸法と表面が決まります。.
ブローチ加工は主に 2 つのカテゴリに分類できます:
- 内径ブローチ加工: 内部キー溝を作成します, スプライン, 多角形の穴, およびその他のプロフィール. 通常、ワークピースにはブローチが通過できる下穴が必要です.
- 外径ブローチ加工: 外部プロファイルを生成します, アパート, 溝, コンポーネントの外側の複雑な輪郭.
このプロセスは、必要な形状が大規模な生産バッチにわたって繰り返される場合に特に効果的です。.
精度と工具に関する考慮事項
ブローチ加工では一般的に IT7 ～ IT9 の公差グレードが達成されます, 適切なアプリケーションと適切に制御されたツールで IT7 ～ IT8 を実現可能.
Ra0.4～1.6μm程度の表面粗さが可能, 材料に応じて, ツールの設計, およびプロセス条件.
その主な利点は再現性です. かつてブローチ, 治具, 機械パラメータが適切に設定されている, このプロセスでは、比較的短いサイクル時間で一貫した寸法を実現できます。.
しかし, ブローチは高価です, 各ツールは特定のプロファイルと寸法要件に合わせて設計されています.
ツール設計, 製造, メンテナンス, したがって、プロセス計画時に交換コストを考慮する必要があります。.
ブローチ加工がよく使われるのは、:
- 内部スプラインと外部スプライン
- キー溝と多角穴
- トランスミッションおよび自動車部品
- 精密プロファイルの繰り返し生産
- 大規模なバッチ全体で一貫した形状を必要とするコンポーネント
現場でのヒント:
ブローチ加工はプロファイルごとにツールがカスタムメイドされるため高価です. 大量生産にのみ意味がある (何千もの部品).
ワンオフシャフトにキー溝が必要な場合, 旋盤のスロッターやブローチを使用します。時間はかかりますが、はるかに安価です。.
5. ミリング: 最も汎用性の高い金属切断プロセス
ミリング 現代の製造において最も広く使用されているプロセスの 1 つ. ワークピースまたは機械テーブルが必要な送り動作を提供しながら、回転マルチエッジカッターが材料を除去します。.
CNCマシニングセンターについて, 複数の軸にわたる調整された動きにより、複雑な表面と形状の生成が可能になります.
フライス加工は幅広い材料に適しています, アルミニウム合金を含む, ステンレス鋼, 合金鋼, チタン, 真鍮, エンジニアリングプラスチック.
しかし, 工具形状, 切断パラメーター, ワークホールディング, クーラント戦略は材料に合わせて調整する必要があります.
一般的なフライス加工操作
フライス加工によりさまざまな形状を作り出すことができます:
- 正面フライス加工: カッター軸に対して垂直な平面を生成します。.
- 外周フライス加工: カッターの外周を使用して表面と溝を加工します.
- エンドミル加工: ポケットを生み出す, 肩, プロファイル, そして狭い特徴.
- スロットミーリング: キー溝を作成します, Tスロット, 適切なカッターを使用したその他の溝.
- プロファイルフライス加工: 指定された輪郭に従って 2 次元または 3 次元のジオメトリを生成します.
- 空洞フライス加工: ポケットや複雑な内部構造から物質を除去します。.
- ねじ切り加工: 適切なフライス加工ツールパスを使用して雌ねじまたは雄ねじを生成します.
最新の CNC マシニング センターは、これらの操作を 1 つのセットアップで組み合わせることができます。, 取り扱いを軽減し、フィーチャ間の位置関係を維持するのに役立ちます.
従来のフライス加工, クライムミリング, とツールのエンゲージメント
従来のフライス加工では, アップミリングとも呼ばれます, 切れ刃がワークにかみ合うにつれて、切りくずの厚さはほぼゼロから最大に向かって増加します。.
登りフライス加工では, またはダウンミリング, 切りくずの厚さは通常、最大値から始まり、ゼロに向かって減少します。.
クライムミリングは多くの場合、より良い表面仕上げを実現し、適切な条件下での摩擦を減らすことができます。.
効果的なバックラッシュ制御と適切な剛性を備えた最新の CNC マシンで一般的に好まれています。.
しかし, クライムミリングがすべてのセットアップにとって自動的に最適な選択になるわけではありません. 機械の状態, ワーク剛性, スケールまたは表面状態, カッターの噛み合い, 治具の安定性もすべて考慮する必要があります.
一般的な精度と用途
従来のフライス加工では一般的に IT8 ～ IT10 グレードが達成されます, 一方で、制御された CNC フライス加工および仕上げ作業は、適切なフィーチャで IT7 以上の公差に達する可能性があります。.
多くの仕上げ用途では、Ra 1.6 ～ 3.2 μm 程度の表面粗さが一般的です, より細かい仕上げも可能ですが.
フライス加工は以下の用途に広く使用されています。:
- 平らな表面, ステップ, と取付面
- ポケット, スロット, 複雑な空洞
- 金型および金型コンポーネント
- 精密ハウジングとブラケット
- エンジン, ポンプ, およびバルブコンポーネント
- CNC 加工が必要な多面コンポーネント
最大の強みは多用途性です. コンポーネントに複数の異なる機能が含まれる場合, CNC フライス加工では、多くの場合、これらを制御されたシーケンスに組み合わせることができます。, セットアップの変更を減らし、全体的な製造効率を向上させます.
現場でのヒント:
剛性がすべてです. ツールはできるだけ短くしてください, 形状に合った最大径のカッターを使用する, ワークホールディングを軽視しないでください.
カッターを変更するよりも、治具を改善することでビビリの問題が解決されることが多くなりました。.
最終的な考え: 適切な仕事に適切なツール
「最良の」金属切削プロセスは存在しない. 最も適切なものしかありません. シャフトを回す必要があります, 製粉されていない. 精密な穴をあけるべきです, 掘削されていない.
千の部品からなる複雑なキー溝をブローチ加工する必要がある, 製粉されていない. 十分な大きさのミルがない場合は、ワンオフの機械ベッドをかんな加工する必要があります.
ベテランの機械工は、選択はバランスであることを知っています ジオメトリ, 精度, 音量, コスト.
フライス盤では旋盤ほど効率的に円筒形の部品を作ることはできません. ボール盤では1ミクロンも保持できない. 経済的に一回限りの部品を調達することはできません.
それで、次に図面を見るときは, 自分自身に問いかけてください: 主面とは何ですか? どれくらいの精度が必要ですか? パーツは何個? どのようなマシンを持っていますか? 答えは正しいプロセスを示します.
そして覚えておいてください、最良のプロセスとは、仕事を正しく遂行するプロセスです, 時間通りに, そしてリーズナブルなコストで. それが私たちがここにいる理由です.
FAQ
穴あけとボーリングの違いは何ですか?
穴あけ加工では、多点ドリルを使用して固体材料から穴を作成します。.
ボーリングでは、一点工具を使用して既存の穴を拡大および調整します。. ボーリングがより正確になり、位置とアライメントを修正できる.
フライス加工の代わりにプレーニングを使用すべき場合?
大型の場合はプレーニングが最適です, フライス盤が十分に大きくない場合の一回限りまたは修理作業での平らな表面. 生産に経済的であることはほとんどありません.
標準旋削加工ではどの程度の精度が期待できますか?
IT7～IT8, 表面粗さRa 3.2～1.6 μm. 仕上げ旋削はIT6とRaを保持可能 0.8 µm.
ドリルの徘徊を防ぐにはどうすればよいですか?
まずはスポットドリル, 硬い短いドリルを使用する, ドリルが鋭利で対称であることを確認してください, 生産にはドリル治具を使用します.
ボーリングはリーマよりも高い精度を達成できますか?
ボーリングにより位置修正が可能, アライメント, そしてサイズ, 大きな穴や複雑な穴に対してより汎用性が高くなります。. 小さいものほどリーマ加工が速い, まっすぐな穴.
シャフトのキー溝に最適な加工は何ですか??
大音量用, ブローチ加工. ワンオフまたは修理用, スロッターを使用するかキー溝をフライス加工します.
