旋削では旋盤を使用して回転するワークピースの外側から材料を除去しますが、ボーリングでは回転するワークピースの内側から材料を除去します。＃ベース
旋削は、旋盤を使用して回転するワークピースの外径から材料を除去するプロセスです。シングルポイントカッターは、ワークピースから金属を（理想的には）除去しやすい短く鋭いチップに切断します。
一定の切削速度制御を備えた CNC 旋盤では、オペレーターが切削速度を選択すると、切削工具がワークピースの外形に沿ってさまざまな直径を通過するときに、機械が RPM を自動的に調整します。最新の旋盤には、シングル タレット構成とダブル タレット構成もあります。シングル タレットには水平軸と垂直軸があり、ダブル タレットにはタレットごとに 1 対の水平軸と垂直軸があります。
初期の旋削工具は、一端にすくい角と逃げ角を備えた高速度鋼製の固体の長方形の部品でした。道具が切れ味が悪くなったら、鍵屋はグラインダーで研ぎ、繰り返し使えるようにします。HSS 工具は古い旋盤では依然として一般的ですが、超硬工具、特にろう付けされた単一点の形状の工具がより一般的になってきています。超硬は耐摩耗性と硬度が優れているため、生産性と工具寿命が向上しますが、高価であり、再研磨には経験が必要です。
旋削は、直線運動（工具）と回転運動（ワークピース）の組み合わせです。したがって、切削速度は回転距離として定義されます (sfm – 毎分表面フィート – または smm – 毎分平方メートル – 1 分間の部品表面上の点の移動)。送り速度 (1 回転あたりのインチまたはミリメートルで表される) は、工具がワークピースの表面に沿って、またはワークピースの表面を横切って移動する直線距離です。送りは、工具が 1 分間に移動する直線距離 (インチ/分または mm/分) として表されることもあります。
送り速度の要件は操作の目的によって異なります。たとえば、荒加工では、多くの場合、切りくず除去率を最大化するには高送りの方が優れていますが、高い部品剛性と機械出力が必要です。同時に、仕上げ旋削では、部品図で指定された表面粗さを達成するために送り速度を遅くすることができます。
切削工具の有効性は、ワークに対する工具の角度に大きく依存します。このセクションで定義される用語は、切削およびすきまインサートに適用され、ろう付けされたシングルポイント工具にも適用されます。
トップすくい角（バックすくい角とも呼ばれます）は、工具の側面、前面、背面から見たときに、インサート角度とワークピースに垂直な線との間に形成される角度です。上すくい角が切削点からシャンクに向かって下に傾斜している場合、上すくい角は正になります。インサートの上部の線がシャンクの上部と平行の場合は中立です。刃先から上に傾けると中立になります。ツールホルダーよりも高いので、上すくい角は負になります。。ブレードとハンドルもプラスの角度とマイナスの角度に分かれています。ポジティブ傾斜のインサートは側面が面取りされており、ポジティブすくい角とサイドすくい角のホルダーに適合します。ネガチップはブレードの上部に対して直角で、上部すくい角と側面すくい角がマイナスのハンドルに適合します。トップすくい角は、チップの形状に依存するという点で独特です。ポジティブ研磨または成形ブレーカでは、有効トップすくい角がマイナスからプラスに変化します。また、上すくい角は、大きな正のせん断角を必要とする柔らかく延性の高い被削材の場合に大きくなる傾向がありますが、硬くて硬い材料はニュートラルまたはネガティブな形状での切削に最適です。
端面から見たとき、刃の端面とワークに垂直な線との間に形成される横すくい角。これらの角度は、刃先から離れる方向に傾いている場合は正、刃先に対して垂直である場合は中立、上向きに傾いている場合は負です。可能な工具の厚さはサイドすくい角によって決まり、角度が小さいほど厚い工具を使用できるようになり、強度は向上しますが、より高い切削抵抗が必要になります。角度が大きいほど切りくずは薄くなり、切削抵抗の要件は低くなりますが、推奨最大角度を超えると刃先が弱くなり、熱伝達が低下します。
エンドカットベベルは、ツールの端にあるブレードの刃先とハンドルの背面に垂直な線の間に形成されます。この角度は、切削工具とワークの仕上げ面との間のギャップを定義します。
エンドレリーフは端切れ刃の下に位置し、インサートの端面とシャンクの基部に垂直な線の間に形成されます。チップオーバーハングを使用すると、逃げ角（シャンク端とシャンク根元に垂直な線によって形成される）を逃げ角より大きくすることができます。
横逃げ角は、横切れ刃の下の角度を表します。それはブレードの側面とハンドルのベースに垂直な線によって形成されます。エンドボスと同様に、オーバーハングにより、側面の逃げ（ハンドルの側面とハンドルの基部に垂直な線によって形成される）を逃げよりも大きくすることができます。
リード角(横切れ刃角またはリード角とも呼ばれる)は、インサートの横切れ刃とホルダの側面の間に形成されます。この角度により工具がワークピースにガイドされ、角度が大きくなるにつれて、より幅の広い、より薄い切りくずが生成されます。ワークの形状と材質の状態は、切削工具のリード角を選択する際の主な要素です。たとえば、ねじれ角が強調された工具は、切削工具の刃先に大きな衝撃を与えることなく、焼結面、不連続面、または硬化面を切削するときに優れた性能を発揮します。リフト角が大きいと大きな半径方向の力が発生するため、オペレータはこの利点と部品のたわみと振動の増加とのバランスを取る必要があります。ゼロピッチ旋削工具は、旋削加工の際の切込み深さに等しい切りくず幅を提供しますが、かみ合い角のある切削工具では、有効切込み深さと対応する切りくず幅がワークピースの実際の切込み深さを超えることができます。ほとんどの旋回操作は、アプローチ角度 10 ～ 30 度の範囲で効果的に実行できます (メートル法では角度が 90 度から反対に反転するため、理想的なアプローチ角度範囲は 80 ～ 60 度になります)。
工具が切り込みに入るには、先端と側面の両方に十分な逃げと逃げが必要です。隙間がなければ切りくずは出ませんが、隙間が少ないと工具が擦れて発熱します。一点旋削工具も、切り込みに入るために面と側面の逃げを必要とします。
旋削加工の際、ワークピースには接線方向、半径方向、軸方向の切削力がかかります。エネルギー消費に最も大きな影響を与えるのは接線力です。軸方向の力 (送り) が部品を長手方向に押します。また、半径方向 (切込み深さ) の力は、ワークピースとツールホルダーを押し離す傾向があります。この３つの力の和が「切削力」です。仰角がゼロの場合、比率は 4:2:1 (接線方向:軸方向:半径方向) になります。リード角が増加すると、アキシャル力が減少し、ラジアル切削力が増加します。
シャンクの種類、コーナ半径、インサート形状も、旋削インサートの潜在的な最大有効切れ刃長に大きな影響を与えます。インサート半径とホルダーの特定の組み合わせでは、切れ刃を最大限に活用するために寸法補正が必要になる場合があります。
旋削加工における表面品質は、工具、機械、ワークの剛性に依存します。剛性が確立されると、機械送り (in/rev または mm/rev) とインサートまたは工具ノーズ プロファイルの関係を使用して、ワークピースの表面品質を決定できます。ノーズプロファイルは半径で表されます。半径が大きいほど表面仕上げは良好になりますが、半径が大きすぎると振動が発生する可能性があります。最適半径より小さい半径を必要とする機械加工の場合、望ましい結果を達成するために送り速度を下げる必要がある場合があります。
必要な出力レベルに達すると、切込み深さ、送り、速度に応じて生産性が向上します。
切込み深さを増やすのは最も簡単ですが、改善は十分な材料と力が必要な場合にのみ可能です。切り込み深さを 2 倍にすると、切削温度、引張強さ、立方インチまたはセンチメートルあたりの切削抵抗 (比切削抵抗とも呼ばれます) を増加させることなく、生産性が向上します。これにより必要な動力は 2 倍になりますが、工具が接線方向の切削力の要件を満たしていれば、工具寿命は短縮されません。
送り速度の変更も比較的簡単です。送り速度を 2 倍にすると、切りくずの厚さが 2 倍になり、接線方向の切削抵抗、切削温度、および必要な動力が増加します (ただし、2 倍にはなりません)。この変更により工具寿命は短縮されますが、半分になるわけではありません。送り速度が増加すると、比切削抵抗（除去される材料の量に関連する切削抵抗）も減少します。送り速度が増加すると、切れ刃に余分な力が作用し、切削中に発生する熱と摩擦の増加により、インサートの上部すくい面にディンプルが形成されることがあります。オペレータは、チップがブレードよりも強くなる致命的な障害を避けるために、この変数を注意深く監視する必要があります。
切込み深さや送り速度を変更することと比較して、切削速度を上げることは賢明ではありません。速度の増加により、切削温度が大幅に上昇し、せん断抵抗と比切削抵抗が減少しました。切削速度を 2 倍にすると余分な電力が必要になり、工具寿命が半分以下になります。トップレーキにかかる実際の負荷は軽減できますが、切削温度が高いとクレーターが発生します。
インサートの摩耗は、あらゆる旋削加工の成否を示す一般的な指標です。その他の一般的な指標には、許容できない切りくずやワークピースまたは機械の問題が含まれます。一般的な規則として、オペレータはインサートの逃げ面摩耗が 0.030 インチ (0.77 mm) になるようにインデックスを付ける必要があります。仕上げ作業の場合、オペレータは 0.015 インチ (0.38 mm) 以下の距離で割り出しを行う必要があります。
機械的にクランプされた刃先交換式インサートホルダーは、9 つの ISO および ANSI 認識システム規格に準拠しています。
システムの最初の文字は、キャンバスの接続方法を示します。一般的な 4 つのタイプが主流ですが、各タイプにはいくつかのバリエーションが含まれています。
Type C インサートは、センター穴のないインサートにトップクランプを使用します。このシステムは完全に摩擦に依存しており、中～軽負荷の旋削およびボーリング用途でポジインサートと併用するのに最適です。
インサート M は、インサートをキャビティの壁に押し付けるカム ロックでインサート キャビティの保護パッドを保持します。トップクランプはチップ先端に切削負荷が加わった際にチップ裏面を保持し、チップの浮き上がりを防止します。M インサートは、中～重切削旋削加工におけるセンター穴ネガチップに特に適しています。
S タイプのインサートは普通のトルクスまたは六角ネジを使用しますが、皿穴加工または皿穴加工が必要です。高温ではネジが焼き付く可能性があるため、このシステムは軽度から中程度の旋削加工やボーリング加工に最適です。
P インサートは旋削ナイフの ISO 規格に準拠しています。インサートは回転レバーによってポケットの壁に押し付けられ、調整ネジを設定するとレバーが傾きます。これらのチップは、中～重旋削用途のネガティブすくいチップおよび穴に最適ですが、切削中のチップのリフトを妨げません。
2 番目の部分では、文字を使用して刃の形状を示します。3 番目の部分では、文字を使用してストレートまたはオフセットシャンクとねじれ角の組み合わせを示します。
4番目の文字はハンドルの前角度またはブレードの後角度を示します。すくい角の場合、端逃げ角とくさび角の合計が 90 度未満の場合、P は正のすくい角です。これらの角度の合計が 90 度を超える場合、N は負のすくい角です。O は中立すくい角で、その合計はちょうど 90 度です。正確な逃げ角は、いくつかの文字のうちの 1 つで示されます。
5 番目は、道具を持つ手を表す文字です。Rは右から左に切削する右利き工具、Lは左から右に切削する左利き工具に対応します。N ツールは中立であり、どの方向にも切断できます。
パート 6 とパート 7 では、ヤード・ポンド法とメートル法による測定システムの違いについて説明します。ヤード・ポンド法の場合、これらのセクションは括弧のセクションを示す 2 桁の数字に対応します。正方形のシャンクの場合、数値は幅と高さの 16 分の 1 の合計になります (5/8 インチは「0x」から「xx」への移行点です)。一方、長方形のシャンクの場合、最初の数値は幅の 8 を表すために使用されます。幅。4 分の 1 の場合、2 桁目は高さの 4 分の 1 を表します。この体系には、91 という記号を使用する 1 1/4 インチ x 1 1/2 インチのハンドルなど、いくつかの例外があります。メートル法では、高さと幅に 2 つの数値が使用されます。(順序は何ですか。) したがって、高さ 15 mm、幅 5 mm の長方形のブレードの番号は 1505 になります。
セクション VIII と IX では、帝国単位とメートル単位でも異なります。インペリアル方式では、セクション 8 でインサートの寸法を扱い、セクション 9 で面と工具の長さを扱います。ブレードのサイズは、内接円のサイズによって 1/8 インチ単位で決まります。端部と工具の長さは文字で示されます。AG は許容される後部および端部のツール サイズを表し、MU (O または Q なし) は許容される前部および端部のツール サイズを表します。メートル法では、パート 8 は工具の長さを指し、パート 9 はブレードのサイズを指します。工具の長さは文字で示されますが、長方形および平行四辺形のインサート サイズの場合は、最長切れ刃の長さをミリメートル単位で示すために数値が使用されます。小数点およびゼロが前に付く 1 桁は無視されます。他の形式では、ミリメートル単位の辺の長さ (丸い刃の直径) が使用され、小数点以下も無視され、1 桁の先頭にゼロが付けられます。
メートル法では 10 番目の最後のセクションが使用されます。ここには、リアとエンド (Q)、フロントとリア (F)、リアとフロントとエンド (B) の公差が ±0.08 mm である認定ブラケットの位置が含まれます。
シングルポイント器具は、さまざまなスタイル、サイズ、材質で入手できます。ソリッドシングルポイントカッターは、高速度鋼、炭素鋼、コバルト合金、または超硬から作ることができます。しかし、業界がろう付けチップ旋削工具に移行するにつれて、これらの工具のコストの高さから、それらの工具はほとんど意味を持たなくなりました。
ろう付けチップ工具は、安価な材料の本体と、切断点にろう付けされたより高価な切削材料のチップまたはブランクを使用します。チップ材質にはハイス、超硬、立方晶窒化ホウ素などがあります。これらのツールは A ～ G のサイズがあり、A、B、E、F、G のオフセット スタイルは右手または左手の切削ツールとして使用できます。四角いシャンクの場合、文字の後の数字はナイフの高さまたは幅を 16 分の 1 インチ単位で示します。四角シャンクナイフの場合、最初の数値は 1/8 インチでのシャンクの幅の合計であり、2 番目の数値は 1/4 インチでのシャンクの高さの合計です。
ろう付けチップ付き工具の先端半径はシャンクのサイズに依存するため、オペレータは工具のサイズが仕上げ要件に適していることを確認する必要があります。
ボーリングは主に鋳物の大きな中空穴の仕上げや鍛造品のパンチ穴に使用されます。ほとんどの工具は従来の外径旋削工具と似ていますが、切りくず排出の問題があるため、切込み角度が特に重要です。
剛性も退屈なパフォーマンスにとって重要です。ボアの直径と追加のクリアランスの必要性は、ボーリングバーの最大サイズに直接影響します。鋼製ボーリングバーの実際のオーバーハングはシャンク直径の 4 倍です。この制限を超えると、剛性が失われ、振動が発生する可能性が高くなるため、金属除去速度に影響が出る可能性があります。
直径、材料の弾性率、長さ、ビームの荷重は剛性とたわみに影響を与えます。直径が最も大きく影響し、次に長さが続きます。ロッドの直径を大きくしたり、長さを短くしたりすると、剛性が大幅に向上します。
弾性率は使用する材料に依存し、熱処理によって変化するものではありません。鋼は 30,000,000 psi で最も安定せず、重金属は 45,000,000 psi で安定し、炭化物は 90,000,000 psi で安定します。
ただし、これらの数値は安定性の点で高く、スチールシャンクボーリングバーは L/D 比 4:1 までのほとんどの用途で満足のいく性能を提供します。タングステンカーバイドシャンクを備えたボーリングバーは、6:1 の L/D 比で優れた性能を発揮します。
ボーリング中のラジアルおよびアキシャル切削抵抗は、傾斜角に依存します。小さなリフト角での推力の増加は、振動の低減に特に役立ちます。リード角が大きくなるとラジアル方向の力が大きくなり、切削方向に垂直な力も大きくなり、振動が発生します。
穴振動制御の推奨リフト角は 0° ～ 15° (帝国法。メートル法リフト角は 90° ～ 75°) です。リード角が 15 度の場合、ラジアル切削抵抗はリード角 0 度の場合に比べてほぼ 2 倍になります。
ほとんどのボーリング加工では、切削抵抗が低減されるため、正に傾斜した切削工具が推奨されます。ただし、ポジツールの逃げ角は小さいため、オペレータはツールとワークピースが接触する可能性があることに注意する必要があります。小径の穴を開ける場合は、十分なクリアランスを確保することが特に重要です。
ボーリング加工におけるラジアル方向の力と接線方向の力は、ノーズ半径が増加するにつれて増加しますが、これらの力はリード角の影響も受けます。ボーリング時の切込み深さによってこの関係が変わる可能性があります。切込み深さがコーナ半径以上の場合、リード角によってラジアル力が決まります。切込み深さがコーナ半径より小さい場合、切込み深さ自体がラジアル力を増加させます。この問題により、オペレータは切込み深さよりも小さいノーズ半径を使用することがさらに重要になります。
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投稿時間: 2023 年 9 月 4 日