フライス加工とは何ですか?

フライス加工とは何ですか?

フライス加工

フライス加工設備

金型部品のフライス加工では、主なタイプのフライス盤には、横型フライス盤、立型フライス盤、ガントリーフライス盤、万能フライス盤などがあります。最も広く使われているのは立形フライス盤と万能フライス盤で、加工精度IT8以上、表面粗さRa1.6μmを実現できます。高速-、少量-のフライス加工が使用される場合、ワークピースの精度はIT7に達し、表面粗さRaは0.8μmに達する可能性があります。フライス加工の際は0.05mmの仕上げ代を残しており、フィッターによる仕上げで十分です。高い精度が要求される場合、フライス加工は中間工程であり、フライス加工後にさらに仕上げ加工が必要となります。

フライス工具の選択

フライス加工は、フライスを使用してフライス盤で行われる加工方法です。フライス加工中、フライスは主な回転運動を実行し、ワークピースまたはフライスは送り運動を実行します。フライスは多刃の切削工具であり、加工する対象物に応じてさまざまな種類のフライスが必要です。-

図 3-14 に示すように、平面フライス加工の場合は、外周フライス加工に円筒エンドミルを使用することも、エンドミル加工に正面ミルを使用することもできます。外周フライス加工と比較して、エンドミル加工では同時に加工する歯の数が多くなり、切削厚さのばらつきが少なくなり、カッターとワークの接触面積が大きくなり、切削加工がスムーズになり、また、フェースミルの仕上げ刃で加工面を研磨できるため、加工品質が向上します。また、フェースミルは剛性が高く、切削部のほとんどに超硬チップを使用しているため、より大きな切削条件が可能です。多くの場合、作業面全体を 1 回のパスで加工できるため、高い生産効率が得られます。したがって、平面または傾斜面を加工するための立型フライス盤のフェースミルの使用は、金型部品の加工に広く使用されています。

ワークのクランプと位置決め方法

フライス盤上の部品の主なクランプ方法は次のとおりです。フラットジョーバイスを使用してクランプします。-ユニバーサルインデックスヘッドによるクランプ。クランププレートとボルトを使用して、フライス盤のワークテーブル上にワークピースを直接クランプします。フライス盤と互換性のある次の治具や機構など、バッチ生産でのクランプ用の特別な治具を使用します。

① ワークをワークテーブル上に直接位置決めしてクランプするための位置決めおよび支持機構。プレッシャープレートとボルトまたは偏心コンポーネントで構成されるレバー-タイプのクランプ機構。

② ワークテーブル上での位置決め、クランプ、固定用の汎用-精密フラットジョーバイス-。

③ ワークテーブルに取り付けられたユニバーサルインデックスヘッド。

④ スピンドル-タイプ、横型-スピンドル-タイプ、およびフライス盤のワークテーブルに取り付けられたユニバーサル回転インデックスワークテーブル。

⑤ 一般的に使用される手動および電動の回転作業台。

フライス加工可能なワークと加工面を図 3-15 に示します。図 3-15(a) は平面ミリング、図 3-15(b) ～ (d) は 3 次元凹キャビティミリング、図 3-15(e) は成形パンチミリングを示します。加工中、ワークピースのブランクはほとんどが六面体であるため、その底面が主な加工基準としてよく使用され、フライス盤のテーブル上に配置され、ワー​​クピースの 3 つの自由度、z (回転)、y (回転)、z (平行移動) が制限されます。同時に、ワークピースの 2 つの側面が X および Y 方向の位置決め基準面として使用され、z (回転)、x (平行移動)、および y (平行移動) が制限されます。ワークピースをクランプした後は、6 つの自由度がすべて完全に制限されます。

ワークピースの 6 つの位置決めデータに基づいて、特別な治具を設計および製造することもできます。フライス加工のためにワークピースを治具にクランプする場合、次の基本要件を確認する必要があります。

① 各加工面の加工寸法誤差が許容範囲内であることを確認してください。

② 各加工面の形状精度、すなわち加工ワークの形状公差が設計要求を満足することを確認します。

③ 加工面間の位置精度要求を確保する。

フライス加工パラメータ

フライス加工では、フライスカッターの回転が主な動作であり、ワークテーブルに沿ったワークピースの直線または曲線の移動が送り動作です。主要なフライス加工パラメータには、フライス速度、送り速度、切込み深さ、および送り速度が含まれます。

フライス速度 (vₙ) は、フライスの最大直径における刃先の線速度を指します。

フライス加工の送り速度は次の 3 つの方法で表されます。

① 刃当たりの送り f_z : フライスが通過する 1 刃当たりのワークの送り方向に沿った移動距離 (mm/z 単位)。 f_z は送り速度を選択するための基準です。

② 1 回転当たりの送り fᵣ：フライスの 1 回転当たりにワークが送り方向に沿って移動する距離で、単位は mm/r です。

③ 1 分間の送り fₘ：1 分間にフライスがワークに対して送り方向に移動する距離を mm/min で表します。実際には、一般に fₘ は工作機械の送り速度を調整するために使用されます。

f_z、fᵣ、fₘ の間には次の関係が存在します。

式中、n はフライス速度を r/min で表します。

フライス加工における切込み深さ（aₚ）は、ワークと加工面との垂直距離、すなわちフライスがワークに食い込む深さです。

送り速度 (vᵢ) は、単位時間あたりの送り方向に沿ったワークとフライスの相対変位を指し、単位は mm/min です。これは、フライス速度 n、刃数 z、および 1 刃当たりの送り f_z (mm/z 単位) に関係します。

送り速度の計算式は次のとおりです。

この式において、刃当たりの送り f は主に、ワークピースや工具材料の機械的特性、ワークピースの表面粗さ要件などの要因に依存します。ワーク材質の強度や硬度が高い場合、要求される表面粗さが高い場合、ワーク剛性が低い場合、または工具強度が低い場合には、f の値を小さくする必要があります。超硬エンドミルの刃当たりの送りは、同様の高速度鋼エンドミルよりも高くなります。- 1刃当たりの送りを選定するための参考表を表3-4に示します。

表3-4 フライスの刃当たりの送りの目安表

単位：mm

フライスカッターの加工速度 (vₙ) は、工具寿命 T、刃当たりの送り f_z、切込み深さ aₚ、切込み深さ aₑ、刃数 z に反比例し、カッター径 d に正比例します。これは、f_z、aₚ、aₑ、z が増加すると、同時に動作する歯の数が増加し、刃先の負荷と熱が増加し、工具の摩耗が加速するためです。したがって、工具寿命により、切削速度の向上が制限されます。カッター径を大きくすると放熱性が向上し、それに応じて加工速度も向上します。表3-5に加工速度の参考値を示します。

表 3-5 フライス速度の参考値

単位：m/分