キャビティミリングを効果的にアプローチする方法？

キャビティミリングは一般的な加工プロセスであり、長いオーバーハングツールを使用して材料の内部に深いキャビティを作り出します。これは、ジャーの底から何かを掘り出すために長いスプーンを使うようなイメージです。おそらく、そのスプーンは作業中に曲がるかもしれません。つまり、深いキャビティミリングにおいても切削工具は同様です。.

この技術は他の加工プロセスほど簡単ではありません。さまざまな課題に直面しますが、その中の一つが工具のたわみです。この記事では、深いキャビティに関するすべての課題と、加工部品や工具を損傷せずに深いキャビティミリング工程を効果的に完了させるためのさまざまなアプローチを紹介します。.

深いキャビティの課題
私たちの旅は課題から始まります。キャビティミリングを行う際に機械加工者が直面した問題のリストは以下の通りです：

1. ツールの到達範囲
‘「深い」キャビティミリングは、その名の通り、材料の内部の一定の深さまで加工を必要とします。標準的なミリングカッターは、その長さを達成またはターゲットにするようには設計されていません。短い工具を使用すると、キャビティの一体性が損なわれます。したがって、ツールの到達範囲は重要な懸念事項です。.

2. ツールのたわみ
ツールのたわみは、最も大きな課題の一つです。深いミリングには長い工具が必要ですが、その長さは最適な深さと直径の比率が守られない場合、たわみやすくなります。.

一般的に、ミリングカッターは直径の3〜4倍まで切削可能です。その比率を超えると、工具はたわみやすくなります。したがって、「適切な長さ」、すなわち切削に十分な長さでありながらたわみを避けるための望ましい厚さを持つ「スイートスポット」を見つける必要があります。.

3. チップの排出
すべての加工工程において、チップの形成は避けられません。多くの場合、その除去は比較的簡単です。しかし、この場合、工具ビットが深くなるほど、チップを除去するのが難しくなります。その理由は、進むにつれて空間がますます狭くなり、チップの出口が困難になるためです。.

この課題は別の異常を引き起こします。蓄積されたチップのゴミがミリング工程に干渉し、精度の低下、工具の摩耗、さらには工具の破損や故障を引き起こす可能性があります。.

4. 振動
振動は加工工程のもう一つの悪い特性です。これは、工具の長さ、スピンドルの速度、送り速度、機械の剛性などさまざまな要因から誘発されます。この場合、オーバーハングツールビットを使用しているため、振動の確率と振幅はやや高くなります。.

5. 側面コーナーの形成
側面コーナーの形成は、工具のたわみの副産物です。工具がたわむと、その影響は切削深さだけでなく側壁にも及びます。工具の曲がりは側壁との接触を小さくし、不必要な接触により鋭いコーナーやエッジが形成されます。.

効果的な深いキャビティミリングのための戦略
課題は非常に重要で無視できません。適切な戦略を用いれば、効果的に克服し、ミリング作業の望ましい結果を得ることができます。.

ミリングツールパスを変更する
従来の経路や技術に従う代わりに、ツールのたわみを避け、効果的なミリング作業を行うための2つの代替方法をお勧めします。.

最初の方法はトロコイダルミリングです。これは、工具が直線ではなく一連の小さな円運動を行うもので、材料と接触する部分が少なくなるため、工具への負荷が軽減されます。これにより、たわみの可能性が最小化されます。これにより、工具は高速度・高送りでの作業も容易になり、精度や仕上がりを犠牲にすることなく作業できます。.

2つ目の方法はプランジミリングです。この場合、切削作用は工具の側面ではなく先端部分によって行われます。つまり、切削はカッターの軸に沿って行われます。これにより、ほとんどの切削力が垂直方向に向かい、工具のたわみを引き起こす横方向の力が減少します。側面の動きが最小限になるため、工具は曲げる力が減少し、ミリング中もより安定します。.

適切な工具を使用する
適切な工具は重要です。リリーフシャンクと高送りエンドミルの使用をお勧めします。これらはほとんどのキャビティミリングの課題を克服します。.

例えば、リリーフシャンクは、切削先端の前に上部直径が縮小された特別に設計されたシャンクです。これにより、ミリング中のポケットの側壁との接触が減少します。この接触を防ぐことで、工具はより自由かつ正確に動くことができ、側壁に不要な傷や不良を生じる可能性も減少します。.

高送りヘリカルエンドミルも選択肢の一つです。これらはねじれ角度が大きく、切削力の多くを垂直方向に変換できます。この特性は、工具のたわみを抑えるのにも役立ちます。.

ツールエクステンダーを使用したキャビティミリング
前述の通り、標準のミルカッターは長さが短いため使用できません。ただし、使用を希望する場合は適切なツールエクステンダーを入手してください。ブランド品で、ツールの延長部分として設計されたものを選び、アタッチメントではなくしっかりと工具を保持できるものにしてください。剛性と安定性を犠牲にせずに工具をしっかりと固定できるものを選びましょう。.

適切な加工パラメータを設定する

加工パラメータの最適化も効果的です。例えば、軸方向の切削深さ（ADOC）をわずかに減らすことで、穴の底を少しずつ削り進めることができます。これにより、テーパーサイドウォールのような大きなキャビティミリングの課題を回避できます。.

二段階切削
もう一つの革新的な解決策は二段階切削です。最初に、より大きくて剛性の高い工具を使って、必要な深さまで素早く削り取ります。大量の材料を除去し、必要な深さに近づいたら、小さな工具に切り替えます。この工具は狭いコーナーにも簡単に入り込み、最終的な仕上げに使用できます。.

高圧クーラントを使用した排出
深い切り屑を効果的に排出するには、スピンドル内の高圧クーラントが効果的です。高圧により切り屑が表面に浮き上がり、容易に除去できます。.

プログラム可能なクーラントノズルも利用可能です。これらは排出プロセスを自動化し、工具ビットを交換した後もシームレスに動作するようにプログラムできます。.

結論
深いキャビティミリングは特殊な加工方法であり、多くの課題が伴います。工具のたわみ、散乱、振動、不規則な切削などに対処する必要があります。これらの問題を克服するためには、適切な工具を使用し、加工パラメータを最適化し、特殊な高圧クーラントシステムで切り屑を排出することが重要です。.