溝の中で

May 12, 2023

溝切り加工が必要な場合は、何を使用するのか、どのように作業を進めるのかをよく考えずに作業を進めないでください。 考慮すべき具体的な項目には、適切な準備、ツールとプロセスのオプション、最新のテクノロジーが提供するものなどがあります。 これらの重要なトピックに事前に時間を費やすことで、工具寿命が長くなり、サイクルタイムが短縮され、より良い溝加工結果が得られます。

旋盤タレットの工具がワークピースの表面に対して垂直であることを確認することで、溝入れ加工を良好に開始できます。

そうでない場合、「工具の刃先が傾くことになるため、スクラップ部品を使用する可能性があります」と、テキサス州アーリントンにあるイスカル メタルズ社のグリップ システム担当ナショナル プロダクト マネージャーのクレイ イースト氏は述べています。

彼は、直角度をチェックするために工具の長さに沿ってインジケーターを実行することを推奨しています。 工具の長さが 102 mm (4 インチ) の場合、測定値の誤差は約 0.1 mm (0.004 インチ) 以内であるべきだと彼は言いました。

現在の一般的な溝入れオプションには、超硬ソリッド工具や刃先交換式工具が含まれます。 溝加工に関して言えば、カリフォルニア州シミバレーにあるScientific Cutting Tools Inc.では主に、ねじやOリングなどの内部溝を切るための超硬ソリッド工具の研削に重点を置いているとセールスディレクターのトッド・ホワイト氏は語った。

Jet-Cut クーラントスルーツールは、クーラントを刃先に供給します。 画像提供：イスカルメタルズ

「これらが小さな直径の穴の底にある場合、困難になる可能性があります」と彼は言いました。 「溝（位置）に到達し、うまく加工できるようにするには、適切なリーチが必要です。」

深溝加工用途では、同社は通常、剛性に優れた超硬ソリッド工具を製造しています。 ホワイト氏は、超硬工具の許容長さ対直径の比は 10:1 であるのに対し、鋼製の刃先交換式ツールホルダでは 3:1 であると指摘しました。

カスタム超硬丸工具は、コネチカット州の Mikron Corp. Monroe の専門分野です。

営業マネージャーのネイサン・リスカー氏は、「顧客が溝入れ工具を求めて当社に来る場合、それは通常、ターンキー作業のためだ」と述べた。つまり、部品の製造に必要なさまざまな工具のすべてではないにせよ、ほとんどをミクロンが生産する仕事だという。

部品の図面または部品自体が提供されると、ミクロンは部品に溝を入れるための特殊な形状またはプロファイル用に設計された工具を研磨します。

インデックス可能な問題

溝入れ加工に刃先交換式工具を使用する場合、「多くの場合、チップブレーカーが成功の大きな鍵となります」と、フロリダ州タバレスにある GWS ツール グループのナショナル キー アカウント マネージャー、トラビス クーマー氏は述べています。

同氏は、インサートを使用して溝を切削する人に対し、ブレーカが切りくずを切削中の溝よりも小さく折り畳むようにするようアドバイスしています。

クーマー氏は、チップブレーカーが機能しない場合、「特に溝に少し落ちたときに切りくずが引っかかってしまいます。これにより、部品が損傷する可能性があります。」と述べました。

切削する溝が深すぎない場合は、Top Notch スタイルのインサートが良い選択になるのではないかと彼は考えています。 これらは、インサートをホルダーに固定するための上部と下部に成形されたノッチを備えています。 インサートが 3 度の角度で保持されているため、切削中にノッチがインサートをポケットに引き戻し、システムが非常に剛性が高く安定していると彼は説明しました。

多くの部品設計には、バリを除去するために溝の上部に面取りが含まれています。 このような場合、販売店は面取りを組み込んだ溝入れインサートを選択できる、とクーマー氏は述べた。同社はそのようなインサートを製造している。 溝加工と面取り加工を同時に行うことで、溝加工終了後に面取り加工を行う二次作業が不要になります。

彼が推奨するもう 1 つの時間節約オプションは、マルチグルーブ ツールを使用して、複数の溝を互いに隣接してカットすることです。 たとえば、4 つの隣接する溝を同時に切削する場合、工場では 4 つの隣接する切れ刃を備えたインサートを使用できます。

クーマー氏は、溝の上部に面取りがある場合、インサートを修正してそのような形状を作成することもできると述べ、「4つの溝すべてを切断し、一発で面取りを付けることができる」と述べた。

単一のインサートを使用して、溝入れ加工と旋削加工を組み合わせることもできます。 イーストが機械工場で働いていた頃は、こんなことはなかった。

「たとえ溝の幅が深さよりも広かったとしても、90度の角があれば、溝ツールを使ってその材料をすべて押し出すことになります。今日、私たちは溝/回転ソリューションを適用したいと考えています」と彼は言いました。このような場合には。」

クーラント リング テクノロジー ホルダーにより、切削作業中にクーラントがボア内に浸透しやすくなります。 画像提供：Scientific Cutting Tools

イースト氏は、グルーブ/ターン操作には 2 つのことが必要だったと述べました。 1 つは、CAD/CAM 会社が作業用のコードを作成する必要があるということです。 また、特別なタイプのチップが必要であると彼は述べ、突き込み用に前面にチップフォーマを備え、さらに旋削用に両側にチップフォーマを備えたチップを使用しました。

このようなインサートを使用すると、「押し下げてから横向きに回転させて材料を除去することもできます」と彼は言いました。

イースト氏は、溝/回転操作を選択する理由の 1 つは、プランジ時よりも旋回時の切りくず処理が容易であることだと述べました。 さらに同氏は、通常、金属除去速度がプランジで達成される速度よりも「はるかに優れている」ため、溝/回転プロセスではサイクル時間が短縮されると述べた。

溝の幅が非常に広い場合、一度にすべてを切削すると工具に過度の圧力がかかり、たわみの問題が発生したり、場合によっては破損する可能性があるとホワイト氏は警告します。 したがって、このような場合、彼はペックサイクルを使用する方が良いアプローチであると考えています。つまり、溝よりも細いツールを使用して深さまで数回パスし、その後ツールを少し移動して、また同じ。 同氏は、ツールの使用を容易にするだけでなく、ペックサイクルによって潜在的に問題のあるチップをフラッシュする機会も与えられると述べた。

クールな展開

効果的な切りくず除去は、内径溝入れ加工中に特に重要です。

ホワイト氏は、「穴から切りくずを取り除けない場合は、通常、切りくずを再切断することになるが、そうすると表面に傷がついてしまう」と語った。

さらに、切りくずが大量にたまると工具に巻きつき破損してしまうこともあるという。

このような切りくずの問題は、クーラントの供給を改善することで防止できます。これは、いくつかの開発のおかげで今日可能になっています。 1 つは、現在の機械によって生成される冷却剤の圧力の増加です。 ホワイト氏は、これらの圧力は通常 300 psi から 1,000 psi までの範囲であると述べました。

「これは特に溝加工においては大きな進歩です」と彼は言いました。

もう 1 つは、さまざまなクーラントスルー ツール オプションが利用できることです。 名前が示すように、このタイプのツーリングは、冷却剤を流​​すための内部通路を備えています。 ホワイト氏は、多くの異なるツールホルダーは、クーラントを刃先に直接届けて基板の熱劣化を軽減するクーラントスルー設計を特徴としていると述べた。

リスカー氏は、クーラントスルー技術は、熱を工具に戻すインコネルのようなニッケル基合金を切断する場合に特に役立つと述べた。 同氏は、刃先の熱安定性を維持することに加えて、クーラントスルーシステムが切りくずを分散させて切りくず処理を支援すると述べた。

ミクロンはお客様と協力して、アプリケーションに最適な超硬ソリッド溝入れ工具を製造しています。 画像提供：ミクロン

「（工具が）旋盤で使用される場合、私たちのメッセージは、クーラントスルー工具を第一の選択肢として使用することです」とイースト氏は述べ、同社はジェットカットと呼ばれるこのタイプの工具製品を提供している。

顧客がなぜジェットカットホルダーにもっとお金を払う必要があるのか​​と尋ねると、刃先にクーラントがピンポイントで供給されるため工具寿命が長くなり、それが刃当たりの部品点数の増加につながると彼は指摘します。 同氏はまた、クーラントを効率的に供給すると切りくずが急冷されて脆くなるため、より容易に分解できると指摘しています。

最近では工具コーティングの進歩により、溝入れ加工もより良くなりました。 最新のコーティング材料は耐熱性と耐摩耗性に優れており、工具寿命が向上します。 ホワイト氏は、加工材料が工具に付着するのを防ぐことで、速度と送りをさらに向上させると述べた。

Scientific Cutting Tools が溝入れ工具に使用しているコーティングの中には、ta-C などのダイヤモンド状炭素コーティングがあります。彼によると、これは非常に硬くて薄いコーティングであり、研磨性のある非鉄材料の切断に使用される工具によく機能します。

白は、ショップがコーティングされた溝入れ工具に追加費用を費やす強力な根拠となります。

場合によっては、「コーティングされた工具は、コーティングされていない工具よりも数ドル高いだけです。しかし、適切な材料を使用すると、コーティングされていない工具の 3 ～ 5 倍の工具寿命を延ばすことができます。したがって、大きな利益が得られます」と彼は言いました。ツールへの少額の投資で。」

研削、ホーニング、ラッピング、超仕上げ、研磨に使用される物質。 例としては、さまざまな粒度のガーネット、エメリー、コランダム、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンドなどがあります。

金属の性質を持ち、少なくとも 1 つが金属である 2 つ以上の化学元素で構成される物質。

ワークピースまたは工具にベベルを加工する。 工具の切削への進入を改善します。

切りくずがワークピースから剥がれるときに、切りくずを小さな破片に分割する溝またはその他の工具形状。 切りくずが長くなりすぎて制御が困難になったり、回転部品に引っかかったり、安全上の問題を引き起こすことを防ぐように設計されています。

機械加工中に工具とワークピースの界面での温度上昇を軽減する液体です。 通常、可溶性または化学混合物（半合成、合成）などの液体の形をとりますが、加圧空気またはその他のガスの場合もあります。 水は多量の熱を吸収する能力があるため、冷却剤およびさまざまな切削コンパウンドの媒体として広く使用されており、水とコンパウンドの比率は加工作業によって異なります。 切削液を参照してください。 半合成切削液。 可溶性油切削液。 合成切削油。

動力を与えられた砥石車、砥石、ベルト、ペースト、シート、コンパウンド、スラリーなどによって材料をワークピースから除去する機械加工操作。さまざまな形式があります。 円筒研削（外部円筒形およびテーパー形状、フィレット、アンダーカットなど）。 センタレス研削; 面取り; ねじ山と形状の研削。 工具とカッターの研削。 不用意な研磨。 ラッピングとポリシング（非常に滑らかな表面を作成するための非常に細かい粒子で研削）。 ホーニング; そしてディスク研磨。

溝や浅い溝の加工。 例: ボールベアリング軌道の溝入れ。 通常、高送り速度で軽切削が可能な工具を使用して実行されます。 上質な仕上がりを実現します。

鋸引き、フライス加工、研削、歯切り、ドリリング、リーマ、ボーリング、ねじ切り、フェーシング、面取り、溝入れ、ローレット加工、スピニング、突切り、ネッキング、テーパーカット、カムカット、偏心カットも可能な旋盤ステップターンと直進ターンとして。 手動から半自動、全自動までさまざまな形式があり、主な種類としてはエンジン旋盤、旋削・コンタリング旋盤、タレット旋盤、数値制御旋盤などがあります。 エンジン旋盤は主軸台と主軸、心押し台、ベッド、キャリッジ（エプロン付き）、クロススライドで構成されています。 ギア (速度) および送りセレクター レバー、刃物台、複合レスト、送りねじおよび逆転送りねじ、ねじ切りダイヤル、早送りレバーなどの機能が含まれています。 特殊な旋盤タイプには、スルーザスピンドル、カムシャフトおよびクランクシャフト、ブレーキドラムおよびローター、スピニングおよびガンバレル機械が含まれます。 工具室旋盤と卓上旋盤は精密作業に使用されます。 前者は工具と金型の作業や同様の作業に使用され、後者は小さなワークピース (機器、時計) に使用され、通常は給電がありません。 モデルは通常、「スイング」、つまり回転可能な最大直径のワークピースに従って指定されます。 ベッドの長さ、または中心間の距離。 そして発生する馬力。 旋盤を参照してください。

ワークピースはチャックに保持され、フェースプレート上に取り付けられるか中心間に固定され、回転しながら、切削工具 (通常は一点工具) がその周縁に沿って、あるいは端または面を横切って送り込まれます。 直線旋削（ワークの外周に沿って切削）の形式をとります。 テーパー旋削（テーパーの作成）。 ステップ旋削（同じワークで異なるサイズの直径を旋削）。 面取り（エッジまたは肩の面取り）。 フェーシング（端をカット）。 ねじ山を回す（通常は外部ですが、内部の場合もあります）。 粗加工（大量の金属除去）。 そして仕上げ（最終的なライトカット）。 旋盤、ターニングセンタ、チャッキングマシン、自動ネジ盤などで行われます。

William Leventon は、Cutting Tool Engineering 誌の寄稿編集者です。 電話（609-920-3335）または電子メール（[email protected]）で連絡してください。

GWS ツール グループ877-497-8665www.gwstoolgroup.com

イスカルメタルズ株式会社817-258-3200www.iscarmetals.com

ミクロン社モンロー203-261-3100www.mikron.com

サイエンティフィック カッティング ツールズ株式会社805-584-9495www.sct-usa.com