びびりは、すべてのCNC機械オペレーターが時々対処しなければならない問題です。 機械加工の振動は、CNC製造における一般的な問題です。 フライス加工、旋削、または穴あけはすべて、部品がこの拷問を受ける原因になります。 加工の品質や効率に影響を与え、部品の仕上がりを低下させ、エンドミルを損傷して寿命を大幅に短縮します。 次に説明する主な内容は、CNC加工のびびりを減らす方法です。
機械加工のびびりとは何ですか？
びびりとも呼ばれる機械加工振動は、CNCフライス加工、旋削、穴あけなどの機械加工プロセスでの切削操作中に発生する不要な振動の現象を指し、加工部品の表面に変動を生じさせます。 これは、ワークピースと切削工具が異なる周波数で振動するときに発生し、工具ホルダー、切削工具、部品固定具、機械の状態など、多くのプロセス条件によってトリガーされる可能性があります。
これらの振動は、たとえば不均一に摩耗した工具を使用する場合など、非共振である可能性があります。 非共振振動は通常、機械加工サイクル全体を通じて一定であり、通常、診断が容易な機械的原因があります。
工具、ワーククランプ、機械加工戦略、および機械設定を適切に組み合わせて、機械の固有振動数に等しいかそれに近い振動を生成すると、共振によって引き起こされる振動が見つかります。 このタイプのチャタリングは、凹状のコーナーなど、ツールパスの特定のポイントでのみ発生する可能性があります。
機械加工におけるびびりの種類-工具びびりとワークピースびびり
注意すべきチャタリングには、工具チャタリングとワークピースチャタリングの2種類があります。 ツールチャッターで、機械と工具が振動し始め、それがワークピースに伝達されます。
ワークのびびりがあると、ワークの壁が振動します。 後者は通常、薄い壁を扱う場合にのみ発生しますが、ツールのチャタリングよりも多くの問題を引き起こす可能性があります。 この記事では「工具のびびり」に焦点を当てますが、これらの同じ手法を使用して「ワークのびびり」を減らすことができます。
なぜびびりを減らす必要があるのですか？
加工中のびびりは、標準以下の表面仕上げを引き起こし、工具寿命を短くする可能性があります。 振動マークは処理された表面に表示され、通常は波状のパターンまたは規則的なマークを示します。 絶え間ない揺れは、不均一な工具の摩耗や損傷さえ引き起こす可能性があります。
通常、CNC工作機械の振動が聞こえます。 経験豊富な整備士は、彼の独特の声でおしゃべりがいつ発生するかを認識することができます。
通常、振戦が適切かどうかを判断する基準として100μmが使用されます。 切削の振動振幅が100μmを超えると、工具やワークが緩み、フライス加工を継続できなくなる場合があります。 振動が100μm未満の場合、機械加工は可能ですが、部品の表面に明らかな振動傷があり、完成品の表面には許容されません。 したがって、加工振動は妥当な範囲内に制限する必要があります。
CNC加工でびびりを減らす方法は？
1.正しいツールパスを決定する
これは切断において非常に重要なステップです。 指示によると、ミリングは下向きミリングと上向きミリングに分けることができます。 フライス加工の方向がワークの型締方向と一致していれば、曲がった部分の振動をなくすことができます。 ボールまたはボールねじを備えたCNCフライス盤と縦型マシニングセンターは、CNCフライス加工中のびびり振動をなくすのに非常に役立ちます。
CNCフライス盤で従来の工具経路を使用する場合、工具の噛み合いの程度は異なります。 これにより、ツールパスの特定のポイントでカッターに過度の力が加えられ、チャタリングが発生する可能性があります。 一定のメッシュツールパスを使用するか、切り込みの深さを減らすと、この状況を緩和するのに役立ちます。
2.適切にカットする
CNCフライス盤が長くて薄いエンドミルを使用して深いキャビティをフライス加工する場合、通常、フライスカッターがドリルのように軸方向に送り込むプランジフライスを使用します。 深いキャビティをフライス加工する場合、長いロッドのオーバーハングは通常、ツールロッドの直径の3倍以上になります。 切削振動が深刻でない場合にのみ、切削パラメータの調整が有効な場合があります。 従来の調整方法：工具またはワークピースの速度を下げ、切り込みの深さを減らし、1回転あたりの切り込み量を増やします。 また、軽い切りくずブレーカーには前後角度の大きい刃を使用しています。 インサートの切削くさび角はフライス加工で最小です。
3.適切なカッターツーリングを選択します
カッターツールは、チャタリングに大きな影響を与える可能性があります。 考慮事項には、正しい基板、形状、コーティング、およびアスペクト比が含まれます。 プログラマーは通常、収容できる最大のツールを使用する傾向がありますが、これは理想的なツールサイズではない場合があります。 長くて薄いツールは、短くて太いツールよりも振動（およびたわみ）する可能性が高くなります。 したがって、最大径の工具を選択してください。 工具ホルダーから突き出ている工具の数を最小限に抑え、しっかりとした振れ精度でしっかりと固定されていることを確認してください。 複数の工具を可変の溝形状と組み合わせることは、振動を減らす効果的な方法です。
また、鋭利な刃を使用することでCNCフライス盤の切削抵抗を低減し、工具や加工環境の安定性をタイムリーに維持することは無視できない加工条件です。
正しい工具圧力または切りくず負荷を継続的に適用することも重要です。 CNCフライス盤では、切りくずフルートが多すぎるとチャタリングが発生する可能性があります。 より少ない切りくずフルートと可変ピッチエンドミルを使用して、切りくず負荷によって引き起こされる共振振動を減らすことができます。
4.正しいツールホルダー：
通常の工具ホルダー（サイドロック、ダブルアングルチャック、標準ERチャック）では、高性能加工に必要な精度や剛性を提供できません。 より良い選択は、端面とテーパー接触を組み合わせて高精度と高剛性を提供するツールホルダーです。 このタイプのリテーナは、テーパーと接触している間、スピンドルの精密な地面と噛み合います。これにより、必要な追加の剛性が提供され、ダンピングにも貢献します。 すべてのツールのバランスを評価する必要があり、RPMが低くても表面品質を向上させることができます。
5.正しいワークホールディング：
部品が適切に固定されていないと、部品自体が振動して震えを引き起こす可能性があります。 チャック、バイス、バキュームテーブルまたはその他のワークピース保持装置がワークピースに十分な圧力を加えているかどうかを確認します。 適切なサイズのワークフィクスチャを使用して、パーツに可能な限り均等に型締圧力を加えるようにしてください。
長くて薄い材料の一端だけをクランプすることは避けてください。 これが問題になる可能性がある場合は、ミルでより大きなワークピースフィクスチャまたは他のフィクスチャを使用することを検討してください。 旋盤で心押し台または安定したレストフレームを使用することを検討してください。
薄肉部品を使用する場合、衝撃吸収部品の振動が特に困難になる可能性があります。 このタイプのびびりの問題を解決する1つの方法は、フィラー材料を使用してパーツの剛性を高めることです。
6.機械の設定とメンテナンス：
CNCマシンは、継ぎ目、亀裂、その他の不連続性のない堅固なコンクリートの床に配置する必要があります。 床が緩んでいて、柔らかく、弾力性があるか、損傷していると、CNCマシンのジッターが悪化します。 適切に設置されたアンカーまたは適切に調整された脚も、ジッターを低減するための基本的な要件です。
メンテナンスが不十分な機械で良好な表面品質と厳しい公差を維持したい場合は、ここに記載されている以外の機械的な問題を克服する必要があります。 最適なパフォーマンスを確保するために、機器を定期的にメンテナンスしてください。