CNCフライス加工工具は、プログラムされたツールパスが安定した切削、きれいな表面、そして予測可能な公差を実現するかどうかを決定づけます。機械は正確な位置決めが可能ですが、切削抵抗、切削屑処理、そして最終的な仕上げ品質は、カッターの形状、材質、そしてセットアップによって決まります。.
工具の選定は、カタログから選ぶだけでなく、システム全体の判断です。カッターファミリーは、加工工程、ワークピース、そしてセットアップの剛性に適合する必要があります。これらの要素が明確であれば、工具寿命とサイクルタイムの予測可能性は大幅に高まります。.
フライスカッターファミリー
CNCフライスカッターファミリーは、各工具を特定の切削方向、形状タイプ、および切削片パスに関連付けることで、最も簡単に選定できます。最も一般的な工具は、どのような切削が得意か、安全に加工できないか、そして誤った使用方法で故障する理由によって分類できます。.
エンドミル
エンドミルは、端面と側面の両方で切削できるため、ポケット、スロット、側壁の仕上げ加工に最適です。スクエアエンドミルは、形状が許す限り、平坦な底面と鋭い内角を形成します。コーナーラジアス（ブルノーズ）エンドミルは、刃先の欠けを軽減し、難削材における工具寿命を向上させます。.
ボールエンドミルは、丸みを帯びた先端が輪郭のあるツールパス上のスカロップを抑制するため、3Dサーフェス加工の標準となっています。荒加工用エンドミルは、切りくずを切断することで材料を迅速に除去しますが、通常、表面仕上げの要件を満たすには別途仕上げパスが必要です。.
フェイスミルとフライスカッター
フェイスミル工具は、複数の刃先で安定した負荷を分散させ、広い面を素早く平坦化するために使用されます。フェイスミルは多くの場合、刃先交換式で、材料を均一な平面に仕上げるのに優れています。ただし、材料に深く食い込むためのものではありません。.
フライスカッターも平面加工が可能で、シンプルな片刃工具で済む場合によく使用されます。当社では、フェイスミルとフライスカッターを「平面加工工具」と位置付け、目標面粗さ、機械の安定性、そして加工工程の一貫性に基づいて選定しています。.
穴あけ工具
信頼性の高い穴あけ加工プロセスは、位置決めから始まり、穴を開け、最後に適切なサイズとエッジ状態に仕上げます。スポットドリルまたはセンタードリルは、位置決め精度を向上させ、ドリルの蛇行を低減します。その後、ツイストドリルでメインの穴を効率的に開けます。.
リーマは、穴あけ加工後に、穴径と表面仕上げをドリル加工では不可能なほど厳密に制御する必要がある場合に使用します。皿穴工具と面取りフライスは、締結具の入口エッジを仕上げたり、バリ取りを行ったりするために使用します。工具のバリエーションが多すぎるのを避けるため、可能な限り標準角度を選択することをお勧めします。.
ねじ切りツール
ねじ穴は、タッピングまたはスレッドミル加工で作成できます。どちらが適しているかは、材料、穴の種類、そして許容できるリスクによって異なります。切削タップは材料を削り取り、切りくずが発生します。成形タップは材料を変形させることで切りくずの発生を防ぎますが、適切な穴サイズと延性のある材料が必要です。.
スレッドミルは補間法を用いてねじ山を作成します。この方法は、ねじの品質と工具破損のリスクが特に懸念される場合に有効です。ねじ山の選定にあたっては、ねじの仕様、穴の深さ、切りくず排出のリスク、そして1つの工具で複数のねじサイズに対応できるかどうかを確認する必要があります。.
スロットおよびアンダーカットツール
アンダーカットやTスロット加工には、エンドミルでは届かない壁の裏側まで届く特殊なカッターが必要になることがよくあります。Keyseatカッターは、部品を再固定することなくこれらの形状を加工できるため、セットアップコストを節約し、アライメントリスクを軽減します。.
スリッティングソーは深く狭い溝を切断するだけでなく、一部のワークフローではパーティング加工も行います。ダブテールカッターはダブテールアンダーカットを作成します。キー溝カッターまたはウッドラフカッターは、標準的なエンドミルでは正しい形状を形成できない特定のキー溝形状に使用されます。.
特殊カッター
現代のCNC加工現場においても、形状や従来の加工工程で必要となる特殊工具が登場します。ギアカッターやインボリュート型カッターは、加工工程で特定のギア形状が求められる場合に使用されます。これらを汎用工具ではなく「形状特定工具」として扱います。.
スラブミル、サイド＆フェイスカッター、ホローミルは、日常のCNC加工ではあまり一般的ではありませんが、特定のセットアップでは依然として重要な役割を果たします。これらの名称を知っておくと、ツールリストでそれらを識別し、間違った最新ツールを代用してしまうことを防ぐことができます。.
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工具材料とコーティング
CNCフライス加工における耐熱性、刃先靭性、摩耗率は、工具の母材とコーティングの選択によって実質的に制限されます。最適な材料は切削条件によって異なるため、材料の比較は靭性、高温硬度、コストのトレードオフとして行います。.
炭素鋼工具は、低速加工に適した低コストの選択肢です。現代の高速CNCフライス加工では、より硬い金属にはあまり使用されませんが、熱が大きな問題とならない単純な加工では依然として使用されます。.
高速度鋼（HSS）は超硬合金よりも優れた靭性を備え、衝撃や振動への耐性も優れています。HSSは、剛性が低い場合、数量が少ない場合、あるいはワークピースが柔らかく超硬合金のコストに見合わない場合によく使用されます。.
超硬合金は高温でも硬度を維持し、切削速度を高速化できるため、CNCフライス加工に最適です。ただし、超硬合金はびびりや振れに対して耐性が劣ります。超硬合金がHSSよりも優れた性能を発揮すると決めつける前に、必ず剛性、ホルダーの状態、突き出し量などを確認してください。.
セラミック、CBN、ダイヤモンド系の工具は、熱と硬度が主な課題となる特定の用途に適しています。これらの工具は、セットアップとプロセスを厳密に管理する必要があります。また、故障モードが突然発生することが多いため、サプライヤーの指示に従って選定する必要があります。.
コーティングは摩耗、熱、材料の付着といった問題を解決しますが、万能なアップグレードではありません。一般的なコーティングとしては、一般的な摩耗にはTiN、耐摩耗性を向上させるにはTiCN、厳しい切削条件における耐熱性を高めるにはAlTiN/TiAlNなどがあります。.
コーティングの選択は、マーケティングの謳い文句を鵜呑みにするのではなく、ワーク材質、クーラント戦略、目標工具寿命に基づいて検証します。サプライヤーのカタログにはコーティングの選択肢、刃数、硬度の範囲が記載されており、これらの情報は実際の加工セットアップで確認する必要があります。.
ジオメトリとセットアップ要因
工具形状とセットアップ剛性は、切削力が安定するか、びびり、たわみ、刃先の欠けにつながるかを決定します。特に小径工具や深い形状の場合、成功を左右する重要な形状選択を検証します。.
フルート数とチップ排出
刃数は、チップスペースとコア強度のバランスをとります。刃数が少ないほど、チップが多く発生する軟質材料ではより大きな溝を確保できます。刃数が多いほど剛性が高まり、チップ厚さを制御する必要がある硬質材料では負荷が分散されます。.
切りくずの排出は工程要件であり、優先すべき事項ではありません。切りくずが切削面から排出されない場合、工具材質に関わらず、熱が蓄積し、工具寿命が著しく低下します。.
工具径と内径半径
工具径は、部品設計における最小の内径半径と最小の溝によって制限されます。大きな工具は材料を速く削りますが、狭いコーナーにはフィットしません。多くの場合、2段階のアプローチが最適です。まず大きな工具で荒加工を行い、次に小さな工具でコーナーを仕上げます。.
フィレットと内角は、エンドミルの実用径を直接決定するため、非常に重要です。CADでフィレット半径を変更する方が、壊れやすいマイクロツールを使用し、サイクルタイムを長くするよりも費用対効果が高い場合が多いため、見積もりプロセスの早い段階でこの点を明確にしています。.
スティックアウト、ホルダー、ランアウト
工具の突き出し、つまりホルダーからの突出し長さは、びびりやたわみの主な原因です。工具を可能な限り短くすることで、仕上げ面が向上し、特に超硬合金の場合、刃先を保護することができます。.
振れが発生すると、多刃工具は片刃で切削の大部分を担うため、過負荷の単刃工具と化します。工具の早期摩耗を責める前に、ホルダーの清浄度、コレットの状態、スピンドルテーパーの衛生状態を点検します。.
冷却剤、熱、熱衝撃
クーラント戦略は、工具材質と切削の熱サイクルに適合する必要があります。断続切削では刃先が繰り返し加熱と冷却を繰り返すため、熱割れが発生する可能性があります。工具と材質によっては、エアブラストやクーラント供給の制御がより適切な選択肢となる場合があります。.
熱管理も切削片の問題です。切削片が熱を運び、切削面がクリアであれば、工具寿命は安定します。しかし、切削片が再切削されると、控えめな設定でも刃先が急速に摩耗します。.
エラーを防ぐワークフロー
一貫した工具選定ワークフローにより、「工具選択」を検証可能な一連のステップにすることで、スクラップを削減します。当社では、多くの工場で作業を行うのと同じ手順で工具を決定します。まず面取りと基準面取りを行い、次にバルク除去、フィーチャー仕上げ、最後にエッジ調整を行います。.
まず、各フィーチャを平面加工、ポケット／壁面加工、穴あけ加工、特殊形状／アンダーカットのいずれかにラベル付けします。次に、その加工を行うカッターファミリーを割り当てます。その後、直径、刃数、コーティングを選択します。.
使用する検証ポイント:
- 最小の内部半径とスロット幅により、計画されたツールの直径が可能になります。.
- セットアップの剛性により、計画された突き出しとフルート数をサポートします。.
- 選択したクーラント/エア戦略とツール形状により、チップの排出が可能になります。.
- ツール リストは、リスクのあるマイクロ ツールの使用を強制することなく、変更を最小限に抑えます。.
また、調達とプログラミングの整合性を保つために、工程表に「工具仕様書」を追加することをお勧めします。この仕様書には、工具の種類、直径、刃数、刃長、全長、コーティング、ホルダースタイルを記載する必要があります。.
摩耗パターンと故障モード
工具の摩耗管理は、摩耗を突然の破損ではなく、早期の警告信号として捉えることで最も効果的です。私たちは、一般的な摩耗パターンと、通常はそれを修復する最初の是正措置を結び付けることで、ダウンタイムを防止します。.
側面摩耗は、工具が想定寿命に達したことを示す正常な摩耗パターンです。側面摩耗が進行するにつれて、切削抵抗が増加し、仕上げ面が劣化します。工具が故障するまで待つよりも、計画的に工具を交換する方が効果的です。.
チッピングは通常、振動、切削の中断、または剛性不足を示しています。まず、突き出しを減らす方法を確認し、ホルダー/振れの問題を管理し、別の工具に切り替える前に切削戦略を調整してください。.
粘性材料では構成刃先が一般的に発生し、仕上がりが悪く、切削状態が予測不能になります。切削片の排出性を向上させ、鋭利な刃先形状を使用し、適切なコーティングを選択することにより、切削を安定させることができます。.
熱割れは、刃先が高温と低温を繰り返すことで発生します。適切なクーラントは工具材質、ワークピース、切削パターンによって異なるため、クーラント戦略と入口・出口条件を慎重に検討する必要があります。.
適切な保管と取り扱いも重要です。超硬合金の刃先は、工具同士が衝突すると簡単に欠けてしまいます。専用のオーガナイザー、スリーブ、そして清潔なツールホルダーは、刃先を保護し、振れを最小限に抑えるのに役立ちます。.
結論
Yonglihao Machineryでは、CNCフライス工具の性能は、工具ファミリー、材質、セットアップ剛性を部品特性と切削片挙動に完璧に適合させることにかかっていることを理解しています。最も信頼性の高い結果は、まず適切なカッタータイプを選択し、次に特定の切削リスクに合わせて形状とコーティングを微調整することで得られます。.
工具選定は、繰り返し実行可能な専門的なプロセスと要約できます。具体的には、加工内容の定義、カッターファミリーの選択、形状による径の制約、突き出しと振れの厳密な管理、そして切りくず排出の検証です。この厳格な方法により、推測作業が削減され、均一な表面仕上げが確保され、工具寿命が予測可能になります。.
プロとして プロトタイプメーカー, Yonglihao Machineryは、最高水準のサービスを提供することに尽力しています。 CNC加工 フライス加工サービスも承っております。複雑な形状や厳しい公差管理が求められるプロジェクトでも、当社は豊富な経験と技術力で実現いたします。信頼できる加工パートナーをお探しなら、ぜひ今すぐお問い合わせください。当社の卓越した職人技が、お客様の次のプロジェクトを守ります。
続きを読む: CNC 加工用の切削工具を選択するにはどうすればよいでしょうか?
よくある質問
最も一般的な CNC フライス加工ツールは何ですか?
ほとんどの部品は表面仕上げ、ポケット加工、穴あけ加工を必要とするため、エンドミル、フェイスミル、ドリルが最も一般的に使用される工具です。一般的な工具リストには、エッジブレイク用の面取り工具や、タップまたはスレッドミルも含まれます。部品にアンダーカット、キー溝、または特殊な形状がある場合は、工具の種類が増えます。.
エンドミル加工とフェースミル加工の違いは何ですか?
エンドミル加工では、エンドミルの端面と側面を用いてポケット、壁、および輪郭を切削します。フェイスミル加工では、フェイスミルを用いて広い平面領域を切削します。主な形状が広い平面なのか、あるいはポケットや壁なのかによって、エンドミルの選定は異なります。.
アルミニウムとスチールのフルート数の選択方法を教えてください。
アルミニウムの場合、切削片のスペースを最大化し、切削片の溶着を減らすために、刃数が少なくなることがよくあります。一方、鋼や高強度合金の場合、工具の剛性を高め、切削負荷を分散させるために、刃数を増やす必要があります。適切な刃数は、切削片の排出性と剛性に依存するため、必ず刃数を確認してください。.
ドリルの代わりにリーマーを使用する必要があるのはどのような場合ですか?
ドリルでは対応できない精度で穴のサイズと表面仕上げが必要な場合は、リーマーを使用してください。ドリルで穴を開ける作業は、リーミングで最終的なサイズに仕上げ、より美しい仕上がりを実現します。リーミングは、穴を開けた後の2番目の工程として計画する必要があります。.
タップとスレッドミル：どちらが安全ですか?
切りくず処理、ねじの品質、または工具の破損が懸念される場合、ねじ切りミルはより安全な選択肢となります。工具パスは制御可能で、タップよりも工具の固着の可能性が低くなります。タップは高速ですが、穴のサイズ、材質、切りくずの排出性に敏感です。どちらが適しているかは、具体的な作業によって異なります。.
リスクなしでツールの変更を減らすにはどうすればよいでしょうか?
工具交換を減らすには、標準的な工具サイズと適切な内径半径で部品を設計します。大きな工具は材料を素早く荒削りでき、小さな工具は必要な狭いコーナーのみを仕上げます。どうしても必要な場合を除き、マイクロ工具の使用を最小限に抑えるように工具を計画してください。.
