焼入鋼のフライス削り成功要因

かつては,焼入鋼を粗く粉砕する場合,非常に低い切削速度と送り速度だけでなく,大きな切削深さと工具の歩行距離を使用することができる。 この加工方法は遅く、時間がかかり、被加工物に深い段差工具マークを形成することができる。 したがって、複数回後の半仕上ミリング仕上げとフライス削りを行う必要がある。 別の代替は、低硬度のワークピースを粗粉砕し、その後、それらに熱処理を行い、次いで、フライス加工機上の硬化されたワークピースを再クランプして、多数のクランプを介して半精細ミリングおよび微細ミリングを完了することである。 別の方法は、硬化された鋼の放電加工(EDM)であるが、この工程もまた非常に時間がかかり、高価である。

現在,切断深さや大口径の高速硬圧延技術は,これらの時間がかかる,伝統的なプロセスを取り替えている。 機械加工のワークショップは、最初にダイブランクに穴と水線をドリル加工し、その後、熱処理を実行し、その後、高速ミーリング戦略を採用し、一度のクランプを介して粗粉砕と微細ミリングを完了する。 硬質フライスは高い金属除去率を有する。 粗面フライス加工後にニアネットシェイプ加工品を得ることができるので、半微粉末と微粉砕の作業負荷を大幅に低減することができる。 硬質フライス加工の加工面仕上げは10〜12 rmsに達する。 これにより、生産効率を大幅に向上させることができ、ワークの多重クランプおよび繰り返し処理のコストを低減することができる。

しかし,高速ハードミリング技術をうまく適用するためには,プロセスに影響する主要因子を十分に理解し,十分に考慮する必要がある。

ケース硬化型部品

工作物材料の硬さと被削性

典型的な硬化された鋼のために測定される硬度範囲は、通常HRC 48 – 65です。 しかし,実際の加工の加工性を考慮すると,ロックウェル硬さはすべてを表現しない。 例えば、D 2ダイス鋼の硬度は約HRC 60−62であるが、その高クロム含有量(11 %−13 %)は材料の靭性を増加させるので、その加工性はHRC 62−65の硬さを有する被加工材に近い。 D 2ダイス鋼および同様の多成分合金鋼については、工具供給者によって提供され、一般により高い硬さ材料に適用できる切削パラメータが使用されなければならない。

一定のチップ負荷を維持する

フライス加工(特に焼入鋼の高速フライス加工)では、工具寿命を長くし、部品品質を向上させるためのキーは、フライス盤の刃先によってもたらされるチップ荷重の一貫性を維持することである。 チップ負荷=送り速度:スピンドル速度×ブレード数。 チップの負荷があまりにも不適切に(または大きすぎる、またはあまりにも小さい)変更する場合、フライスカッターは摩耗し、壊れたり、あまりにも速く破損されます。

ダイ生産において共通の三次元プロファイルをミリングする際には、一定のチップ負荷を維持することは特に困難である。 従来のプログラミング方法は、通常、直線的な高速切削速度および大きな送り工具経路を採用しているが、複雑な形状をフライス加工するとき、工具によってもたらされる負荷は常に変化しており、工作機械は必要なチップ負荷を維持することができない場合がある。 例えば、ミリングカッターが90°に達すると、その切断角度が2倍になり、切削力も大きくなる。 送り速度が減らされないならば、フライス盤は急速に磨かれるか、損害を受けるでしょう。 変化する金型形状を製造するためには、機械加工技術者がフィードオーバーロード制御装置を介する送り速度を手動で減少させてもよいし、カム加工プログラム及び工作機械制御システムは、供給速度を合理的なレベルにすることができる。

工作機械上にカム加工プログラム及び工具を積載して、フライス盤のZ方向高さを被加工物の約25.4 mmに設定することにより、加工技術者は、指定された送り速度に到達できるか否かを判断することができる。 実際の送り速度は1回の試運転で知ることができる。 物理学の基本原則は、いつでも必要なフィードレートとチップの負荷を維持することは不可能になります。 親指の有効なルールは、プログラムされた送り速度の保持時間が総処理時間の80 %未満である場合、チップ負荷が一貫性を保つように、スピンドル速度をそれに応じて減少させなければならないことである。

ツールランアウトを減らす

フライス加工では、別の重要であるが、しばしば見落とされている要因はツールランアウトである。 一般的に言えば、流出が0.01 mm(人間の毛の直径の1 / 7)より大きいならば、ツール寿命は半分によって短くされるかもしれません。 非常に小さい仕様のフライスカッタを使用する場合,工具の流出をできるだけ少なくすることは非常に重要である。 小径のフライスカッターに対しては、0.01 mmのランニングが1つの歯に作用するチップ荷重を2倍にし、フライスカッターの刃先の磨耗を加速する。 いくつかの加工工場は高価な工作機械や高級工具を使用しているが、それらは多くの加工問題にとって重要な理由である低精度で低コストのツールチャックを使用する。 高精度のツールチャック(ホットフィットチャック、油圧チャックなど)は基本的にツールの流出の負の影響を排除することができます。

ソフトウェアプログラミング

一定のチップ負荷を維持するためには,加工プログラムソフトウェアが不可欠である。 低レベルプログラミングシステムと比較して、ハイエンドCAMシステムは、ツールパスを定義するためにより多くのデータポイントを使用することができます。 このようなカムプログラムによっても、工具の切削及び切断を制御することができ、刃に作用する切削力を適正なレベルに保つことができる。 ハイエンドカムソフトウェアは、通常より高価であるが、その利点は一般的により高い初期購入コストを超えることができる。

工作機械制御システムの機能は,効率的なフライス加工において重要な役割を果たしている。 高速ミーリング戦略を効果的に実施するためには、予め計算機によって指定された加工パラメータの急激な変化を迅速に処理するための強力な計算能力を有していなければならない。 高速ミーリングでは,複雑な機械運動指令を追跡し実行するために,工作機械の制御・サーボ系は多数のコードブロックを高速で処理する必要があるが,古いコントローラとサーバはこの要求を満たさない可能性がある。

管理工具寿命

高速ミーリングの工具寿命については,チップ負荷,工具流出などの問題(工作機械剛性など)を慎重に考慮すると,予想外の結果が得られる。 硬化した鋼をフライス削るとき、フライス盤の正しい適用は工具寿命を延ばすことができる。 もちろん,工具寿命の定義も考慮すべき要素の一つである。 金型の表面仕上げの顧客の要求は、工具を交換する前にフライスカッターの使用時間を制限することができる。

高い切削温度は、工具寿命に悪影響を及ぼす。 このため、高速ミーリングでは、切削深さを小さくすることでフライスカッタの切断時間を長くすることができ、切れ刃を冷却することができ、工具寿命を延ばすことができる。 HRC 48よりも硬度の高い被加工材を切削する場合、工具への熱衝撃を避けるために、通常、空気噴流冷却またはオイルミスト/空気ミストを使用して冷却材を交換することができる。 場合によっては、冷却剤の流れはチップを洗い流すことができて、二次切断を避けることができますが、ジェット冷却は間違いなくより迅速な、そして、厳しい温度変化に耐えるツールを必要としないので、より良いオプションです。

適切な切削工具

工業全体の開発動向と同様に,金型製品は寸法精度に対してより高い,より高い要件を有し,これらの要件は金型や部品を加工するための切削工具に反映される。 数年前、ボールエンドミルカッターの典型的な半径寸法公差は10μmであった。 5μm近くでは,成形精度の低いボールエンドミルで加工された部品に対して高い精度を得ることは困難である。 厳密な精度要求のある金型製造業界では,液体シリコン押出金型のミスマッチ誤差は2μmに減少し,工具による誤差を避けることは非常に重要である。

硬化した材料は、多くの切削熱を生じるので、硬質フライス加工に使用される多くの炭化物エンドミルは、熱障壁コーティング(例えば、Altinコーティング)を使用する。 これらのミーリングカッターは耐熱性と強度を向上させるために、通常、高硬度微結晶超硬合金(コバルト含有量8 %)を採用し、刃先は、エッジ崩壊を防止するために負のレーキ角を採用している。 ファインミリングでは,立方晶窒化ほう素(cbn)カッターを使用でき,刃端ミルは粗粉砕に非常に適している。

マイクロフライス削り機は、以前にEDMでしか実現できない微細な特徴を処理できる。 現在では、0.1 mm以下の小径のフライスカッターが使用可能であり、より短い溝長を採用していれば、高速ミーリングに対しても有効である。

様々な要因を総合的にバランス

焼入れ鋼の生産効率と加工品質を最大化するために,精密工具,先進camソフトウェア,高性能工作機械,高精度工具群を総合的に適用し,他の対策(冷却材交換など)を講じなければならない。 ツール、工作機械、工作物原料供給者は、通常、プロセスワークショップが実際のプロセスバランスを達成し、その生産性目標を達成するのを助けるために、彼ら自身の専門知識とスキルを提供したい

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