斜めのポケットへの取り組み

Dec 22, 2023

サークル セグメント エンドミルは、大きな半径を備えた独自の設計形状を特徴としており、前仕上げおよび仕上げ加工時に軸方向の切込み深さを大幅に大きくすることができます。 急勾配の平面壁を備えたモールド コアまたはキャビティは、滑らかな円セグメント ツールパスに適応します。 EMUGE-FRANKEN USA

ポケットフライス加工は時間がかかり、多くの場合避けられない作業です。 閉じたポケットや斜めのポケットを操作すると、さらに複雑さが増します。 これらのタイプのポケットは、これらの操作に取り組む際に考慮しなければならない多くの要素があるため、扱いが難しい場合があります。

閉じたポケットや角度のあるポケットのフライス加工は、金型の世界、特に深い射出成形キャビティでは一般的であり、ほぼすべての部品で見られます。 電子エンクロージャとシャーシも、多くの深いポケットが生成される分野です。 そしてもちろん、航空宇宙構造部品も、コーナー半径が小さく、平均的な工具が到達できるよりも深い傾向にある大きなポケットを備えた形状を特徴とします。

工具店や金型店では、プラスチック部品を金型から取り出すのに役立つテーパーや抜き勾配の壁を多く扱うことがよくあります。 金型は、材料の射出中に金型の両半分を最終的に閉じる際に正確に位置合わせするためのロック機構として通常使用される、テーパーポケットとテーパーコアを備えた設計にすることもできます。 追加のパーツ詳細が必要な場合は、リフター ポケットも一般的な機能です。 たとえば、連結部品の最終組み立てに使用されるスナップ クリップ機能などです。 リフターは、金型からの部品の取り出しを補助するためにも使用されます。 ポケットは、材料が開いた隙間に浸透したりはじいたりするのを防ぐために、非常に厳しい公差を満たす必要があります。

これらのポケット機能はすべて問題となる可能性があり、それらを効果的に作成できるかどうかは仕様に依存します。 ポケットの深さはどれくらいですか？ 必要な公差は何ですか? どのようなタイプの機械が使用され、どのくらいのトルクが発生しますか? どのような切削工具が必要で、どのような切削戦略が最も効果的ですか? あなたの CAM ソフトウェアはさまざまな切断戦略をサポートしていますか?

すべてのフライス盤が同じように作られているわけではありません。 特定の操作を非常にうまく実行するものを探している店舗向けの経済的なオプションとして設計された製品もあれば、店舗の能力を拡張する機能や仕様が満載されている製品もあります。

「ある機械で角度付きポケットのフライス加工ができるのであれば、他の機械でもできるはずだという誤解があります」と、オンタリオ州ミシサガにある Megatel CNC Solutions のアプリケーション マネージャー、Jason Rudbal 氏は述べています。 「しかし、それは真実ではありません。すべての機械がこの種の操作を実行できるように設計されているわけではありません。多くの機械は実行できますが、すべてが意味をなすわけではありません。機械はどのように作られたのでしょうか? スピンドルはどうですか? トルク設定はどうですか?」

角度付きポケットを効果的に製造するには、機械に特定の仕様が必要です。また、機械の機能によっては、この用途に合わせて調整および校正する必要がある場合があります。 万能のマシンはありません。

Megatel CNC Solutions のオペレーション ディレクター、ジョン ドナルド氏は次のように述べています。「スピンドルの出力、および使用している機械の剛性と剛性に基づいて戦略を調整することが重要です。」 「また、5 軸加工機を 3 軸加工機と同じように使用することはできません。軸の数が増えると、欠陥が発生する可能性が高くなります。そのことを念頭に置くことが重要です。」

Rudbal 氏は、角度付きポケットに関しては、1 つの角度付きチップの一部のポケットは 3 軸機械でフライス加工できると付け加えました。 ただし、複合角度を作成すると、すぐに 5 軸加工機に移行します。

「5 軸工作機械とプログラミング用の適切なソフトウェアを使用すると、ポケットを深く挿入するときにツールホルダーに引っかかるのを避けるために頭を傾けることができます」と、マサチューセッツ州ボストンの OPEN MIND Technologies のセールス エンジニア、アーニー ディッキーソン氏は述べています。 「これは、ポケットを深くするときにツールホルダー内で工具を短く保つことができることも意味します。このような形状を加工する場合、これらのことが重要です。これらの形状に自動的に、または何らかの制御を使用して傾けることができることが重要です。」 。」

hyperMILL Tangent Plane 加工サイクルの自動傾斜機能により、円錐バレル カッターで平面壁や小さなコーナー フィレットを加工できるようになります。 オープンマインドテクノロジーズ。

ただし、マシンのタイプに関係なく、切りくずの排出に関する問題を考慮する必要があります。 トルクと馬力が高くなるほど、より多くの切りくず除去が必要になります。 強く押しすぎると、ポケットから取り除くことができない大きな切りくずが発生し、問題が発生する可能性があります。 特に閉じたポケットを切断するときに高圧クーラントを使用すると、特に 5 軸機械でのポケットのフライス加工が非常に簡単になります。

「すべての機械にスルークーラント機能があるわけではなく、ボーリングミルの設定で見られるようにポケットを粗くするのは難しい場合があります。」と Rudbal 氏は言います。 「しかし、5 軸を介して角度のあるポケットに入る場合は、切りくずの排出を超えて、カッターの選択が重要です。」

大切なのは、一生懸命働くことではなく、より賢く働くことです。 専門家らは、マシンの過負荷を避けることが重要であることに同意している。 60 ～ 70% で実行するのが良いベンチマークです。

「一部の店では大きなカッターを使って大きくゆっくりとカットしたいと考えていますが、新しいスタイルのカッターを使えば、より小さなピックを使ってより速く切ることができます」とラドバル氏は言う。 「これは、機械がより速く、より効率的に動作することを意味します。そして、計算するとき、他のオプションよりもこの方法を実行することで、より多くの材料を除去することになります。」

適切な仕事に適切なツールを使用することが常に最善の戦略です。 時間をかけてツールが正しいことを確認してください。 調査を行い、切削工具や工作機械のメーカーに相談して、プロセスをできるだけスムーズにするための洞察を集めます。

角度付きポケットをフライス加工する場合、2 つの一般的な操作方法があります。 より伝統的なオプションは、ブルノーズ/トーラス エンドミルを使用して小さな層状の浅い切込み深さを作成し、その後ボール エンド ミルを使用してテーパー壁を仕上げる方法です。

マサチューセッツ州ウェストボイルストンにある EMUGE-FRANKEN USA のフライス加工製品マネージャー、ダン・ドワロン氏は次のように述べています。「選択する工具は、材料に螺旋状に食い込むことができる形状を備えている必要があります。それが不可能な場合は、ドリルで穴を開けます。」テーパーポケットへのパイロット穴を工具の入口点として内部にセットすると、そこから加工プロセスを開始できます。」

ポケットの深さは、必要な工具の種類に影響します。 長い刃を備えた長い工具を使用することは、特に 3 軸加工機で深いポケットをフライス加工する際の工具寿命を考えると、常に良いアイデアであるとは限りません。 長いフルートカット長を備えたほとんどの工具は、安定性を確保するために噛み合い全長を 5 ～ 10 パーセントの半径方向ステップオーバーで使用するトロコイドクライムカットピーリング方法など、より現代的なツールパス戦略向けに特別に設計されています。 長い刃長の工具を組み合わせて、囲まれた深いポケットに同じ長さの切りくずを生成すると、最終的には悲惨な結果となり、長い切りくずを洗い流すことができないために切りくずが絡み合い、最終的には工具の刃先が破損する原因になります。チップス。

「リーチが長く、刃の長さが短く、工具の底部に高送り形状を備えたものを探してください」と Doiron 氏は言います。 たとえば、Duplex ツールは 2 つの主要な機能をサポートする優れたオプションです。 フルート切込みの長さが短いほど、切りくずの長さが小さくなり、クーラントまたはエアによる除去が容易になります。

ポケットが深いほど、必要な工具は長くなります。 ただし、長い工具では、たわみを制限するために、より低速で攻撃性の低い切削が必要になります。また、切りくずがポケットに落ちる傾向があるため、切りくずの排出はさらに重要です。

Emuge JET-CUT Duplex は 2 つの機能を備えたツールです。 すくい面の形状は高送り設計であり、非常に高い送り速度で浅い深さの切削を行ってコアまたはキャビティを成形できます。 また、従来のエンドミルとして機能し、スロットおよびトロコイド ミーリングを実行することもできます。 EMUGE-FRANKEN USA

高送り加工方法をサポートする工具により、浅い切込み深さが可能になり、ポケットの抜き勾配の壁を追加するために使用できます。

「高送りミルのようなものは優れた性能を発揮します」とドワロン氏は言う。 「ポケットが深い場合は、必ずスルークーラントを備えたものを探してください。ツールにスルークーラントがない場合は、コレットスルークーラント機能を備えたツールホルダを探してください。目標は、次のような工具到達長さを探すことです。ポケットの深さに限りなく近いため、荒加工、中仕上げ、仕上げ加工のミーリング効率が向上します。より高度な仕上げ加工の場合、および 5 軸加工機が利用可能な場合は、円セグメントツールを導入するとサイクルタイムがさらに短縮される可能性があります。」

従来のボールノーズカットアプローチでは垂直面と水平面が混在するため、これら 2 つの領域をブレンドすることが重要です。

「適切な CAM テクノロジーを使用すると、プログラミングによってサーフェスを自動的に拡張し、それらの間で滑らかなオーバーラップを行うことができます」と Dickieson 氏は述べています。 「この拡張機能を使用すると、2 つの領域間のツールパスが徐々に移行します。これは非常に重要です。コーナーで作業する場合は、戻って、大きなカッターが配置されているコーナーの残りの材料を除去する 2 番目の操作を行う必要があります。同時 5 軸だけでなく、多軸機械と、自動でコーナーを見て自動的に工具のインデックスを作成する自動インデックスなどの制御機能を備えていると、大きな違いが生じます。正しい角度を選択します。ツールがコーナーの上端から下端まで収まる場所では、実際の同時動作が最小限に抑えられ、基本的には固定された向きに保たれます。」

CAM ソフトウェアによっては、ツールパス技術を使用すると、角度のあるポケットのフライス加工がはるかに簡単になります。 たとえば、5 軸レスト加工では、大きなボール ノーズやボール ミルが適合しないコーナーを自動的に検出し、その特定の領域にツールパスを作成します。 または、5 軸コーナーレスト加工などの二次ルーチンでは、コーナーを選択し、垂直サーフェスまたは単純なジオメトリで基本的なフィレットのツールパスを作成できます。

「大まかに言うと、おそらく3軸の状況になるだろう」とドワロン氏は言う。 「必要に応じて、それに応じて部品を傾けることもできますが、荒加工のほとんどはおそらく 3 軸で行われるでしょう。そして、側壁の仕上げに関しては、2 つのうちの 1 つを行うことができます。エンドミルを使用することもできます。」または挿入可能な高送りミルを使用して、テーパー上の壁を取り込み始めるか、円セグメント ツール (円錐バレル カッター) を追加して側壁の仕上げを行うこともできます。」

ツールの螺旋状の傾斜が材料内に進入し、下降して特定の深さに達すると、CAD モデルに示されている形状に螺旋状に広がります。 ツールはセクションまたは段階に分けて、テーパー形状を形成する小さな Z 深さの切り込みを作成します。最終的なテーパー形状を作成し、壁を滑らかにするために高送り速度で使用できます。

一部のショップでは、従来のエンドミルを使用するのではなく、側壁を加工し、円錐バレルの小さな先端をコーナーに自動的に傾ける機能を備えた円錐バレル カッター戦略​​を選択しています。

「この切削工具戦略では、カッターのより大きなバレル半径を使用して平面を加工し、次にカッターの小さな先端をコーナーに自動的にタイリングすることで、より小さなコーナー半径を達成するのに役立ちます。」と Dickieson 氏は述べています。 「5 軸接平面加工は、壁を切断し、円錐バレル カッターの小さな先端をコーナーに自動的に傾けるサイクルです。または、5 軸角柱フィレット仕上げでは、円錐バレル カッターを使用して自動的にフィレットを加工します。カッターの先端を使ってフィレットを上下に長くストロークするか、バレルの半径を使ってそれを行います。」

ポケットの形状によって、必要な戦略が決まります。 円錐バレル カッターが常に正しい選択であるとは限りません。 側壁を加工するために大きな工具を使用できるが、コーナー フィレットが工具より小さい場合は、円錐バレル カッターが正しい選択となります。

「側壁の加工に大きめのカッターを取り付けることができ、そのカッターの半径がコーナーにも収まる場合は、円錐形のバレル カッターは必要ありません」とディッキーソン氏は言います。 「側壁を切り粉で切断し、工具でそのフィレット半径を形成するという従来のアプローチを使用するのが、おそらくより効率的なアプローチです。」

角度の付いたポケットに適切なツールと戦略を選択することが、成功か失敗かの分かれ目になる可能性があります。 ただし、工具保持、ワーク保持、冷却剤、速度と送りなどの他のすべての要素が適切に調整されていることを確認することも重要です。

「5 軸アプローチでは、スピンドルだけでなくすべての軸の負荷を使用します」と Rudbal 氏は言います。 「機械に過負荷がかかり、Z 軸が校正外になることは望ましくありません。誤差は 5 軸と重なるため、工作機械を校正およびメンテナンスし、軸の負荷を監視することが重要です。ポケットをフライス加工するときは、 、そのプロセスを毎日同じ結果で正確かつ正確に繰り返すことができるようにしたいと考えています。」

副編集長の Lindsay Luminoso には、[email protected] で連絡できます。

EMUGE-FRANKEN USA, www.emuge.com

Megatel CNC ソリューション、www.megatelcnc.com

オープンマインドテクノロジーズ、www.openmind-tech.com