CNCフライス盤
機械加工性の一般的な意味は、材料の機械加工の容易さまたは困難さを指します。 機械加工性の高い材料は、機械加工に必要な電力が少なくて済み、加工中に変形しません。 CNC加工作業。 一方で、ワークピースの被削性は低いため、所望の形状に加工するのは困難です。 より多くの電力が必要となり、影響を受ける可能性があります。 切削工具.
この記事では簡単に説明します 加工性、影響要因、測定、加工性の改善、およびCNC加工との関係.
被削性とは何ですか?
サブトラクティブマニュファクチャリングアプローチ、目的のパーツを作成するには、材料をワークピースから除去する必要があります。 材料の被削性は、フライス加工、旋削、穴あけなどの機械加工操作中に材料をどれだけ簡単に除去できるかを示す尺度です。
あらゆる材料の機械加工性は、その物理的、機械的、化学的特性に依存します。 機械加工性に影響を与える材料の重要な特性は次のとおりです。 硬度、弾性、機械的強度、加工硬化、熱膨張、熱伝導率.
金属、合金、プラスチック、セラミックス、繊維などの材料の被削性は、その特性と加工条件によって決まります。 しかし、加工オペレータは加工結果からワークの加工性を体感することができます。 被削性の良い材料が生み出す 切削工具の磨耗を最小限に抑える、滑らかな表面仕上げが可能で、所要時間が短縮され、厳しい公差を維持できます。
マーシャルの加工性に影響を与える要因は?
材料の機械加工性に影響を与えるさまざまな物理的および機械的特性があります。 それらについて詳しく説明しましょう。
- 硬度
材料の機械加工性に影響を与える主な要素は硬度です。 ワークピースの硬度が高いため、一般に機械加工での加工が難しいと考えられています。
あらゆる材料の硬度は、ワークピースの変形の難しさを表します。 さらに、硬度は材料の緻密な内部構造 (結晶構造と粒界) も示唆します。 硬質材料のコンパクトな内部構造は、機械加工ツールが材料を除去するのに困難を伴い、高い力を必要とします。
- 熱特性
あらゆる材料を加工すると熱が発生します。 たとえば、金属や合金は 800 ～ 900 度もの高温を発生します。 切削工具の歯は継続的にワークに接触したり、ワークから離れたりします。 ワークの熱伝導率が低い場合、切りくずは熱をあまり吸収せず、工具に熱負荷がかかり、加工性に影響を与える可能性があります。
- 加工硬化
硬化というのは、 金属および合金の熱処理プロセスこれには、材料を特定のレベルで加熱した後、冷却プロセスが続きます。 材料の硬度を高めます。 基本的に、加工硬化により硬度が増加するため、機械加工プロセスがより困難になります。 そのため、加工完了後に焼き入れを行うことをお勧めします。
機械加工性とCNC機械加工
硬質材料のCNC加工
CNC加工は、金属やプラスチックをはじめとする多くの材料に対応しており、金属、合金、プラスチック、複合材料、繊維、木材など、一般的な材料も多数あります。各材料のCNC加工性は、それぞれの固有の特性と加工条件によって異なります。
- 工具の材質と形状
工具の材質もワークの被削性に影響します。 工具の選択は、被削材の物理的および機械的特性に基づいて行う必要があります。 切削工具の材質には、被削材よりも高い硬度と耐摩耗性が重要な要素となります。 たとえば、超硬工具は炭素鋼の硬さを克服し、必要な機械加工性を提供します。
切削工具の形状もワークピースの機械加工性に影響します。 たとえば、手術に臨むには特定の角度が必要です。
- 供給速度
送り速度は、複雑なワークピースの加工のしやすさにも影響します。 送り速度は被削性に直接比例します。 被削性の高い材料は高送りで加工でき、被削性の低い材料は低い送りで高精度に加工できます。
たとえば、アルミニウムは合金鋼よりも機械加工しやすいため、アルミニウムには高い送り速度が適しています。 CNC 加工におけるアルミニウムの送り速度は 0.004 ～ 0.012 インチ/歯の範囲ですが、鋼合金 (300 ～ 400 ブリネル) は 0.0015 ～ 0.004 インチ/歯の範囲で加工されます。 (速度と送り).
- 切削速度
切削速度と材料の被削性は強い関係があります。 CNC 加工では、ワークの被削性に応じて切削抵抗を調整します。 切削性の低いワークの場合、切削速度が高くなると工具が損傷する可能性があります。 切削速度が遅いため、被削性の低いワークに適しています。
- 切削深さ
被削性の低いワークピースで深い切り込み深さを実現することは、精度の点で非常に困難です。 表面仕上げ、工具の磨耗。 しかし、被削性が高く、大きな切込みで容易に加工することができます。 この主な理由は硬度です。 高硬度材のコンパクトな内部構造が工作機械の切削力に耐えます。
- CNCマシンの剛性
CNC 機械の能力と剛性もワークピースの機械加工性に影響します。 ワークをどれだけ簡単に加工できるかは、機械の剛性に依存します。 機械の剛性には、ネジの締め具合、クランプ機構、ベアリングの品質、重量、機械の硬さが含まれます。
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材料の被削性を測定するにはどうすればよいですか?
被削性はさまざまな要因に依存する非常に複雑な材料特性であり、数値化することが困難です。 さらに、同じワークピースの被削性は、条件によって異なる場合があります。 加工の種類フライス加工、旋削、穴あけなど。
被削性指数は、材料の被削性を定量化するための一般的なアプローチです。 製造において、さまざまな材料の被削性を比較するために使用されます。
被削性指数 (I、%) = Vi/Vs × 100
Vi は指定時間内の金属の切断速度を表し、Vs は限られた時間内の標準鋼の切断速度を表します (被削性指数とは?被削性を評価する際に考慮される基準?2018).
材料の機械加工性の相対的な定量化は、切削速度を変えるだけで行われます。 工具材料、形状、送り速度などの他のすべての変数は変更されません。 材料の被削性指数を調べることに興味がある場合は、オンラインの被削性指数計算ツールがあります。
一部の一般的な CNC 材料の機械加工性 (曾、2007)
材料の被削性を高めるにはどうすればよいですか?
機械加工性の向上には、固定された物理的および機械的特性を変更して、通常の状態よりも機械加工しやすくすることが含まれます。
被削性を高めるには主に XNUMX つの方法があります。 添加剤の追加、熱処理、および操作変数の制御.
| 添加物の含有 | 材料に鉛や硫黄などの添加物を混ぜることで、切断しやすくなります。 |
| 熱処理 | 熱処理は、金属や合金の機械的特性をカスタマイズする主な方法の XNUMX つです。 たとえば、アニーリング (加熱後にゆっくり冷却) を行うと硬度が低下し、材料の展性が向上するため、機械加工プロセスが容易になります。 |
| 操作変数の制御 | さまざまな操作変数がワークピースの CNC 加工性に影響を与えます。 被削性を高めるには、これらの要因を適切な方法で制御する必要があります。 動作要因には、工具の材質、切削速度、送り速度、角度が含まれます。 |
一部の一般的な CNC 材料の機械加工性
その CNC 加工プロジェクトで一般的な材料 鋼、アルミニウム、銅、熱可塑性プラスチック、複合材料、プラスチックが含まれます。 これらの材料の機械加工性について説明しましょう。
- 鋼鉄
鋼の被削性は炭素含有量に依存します。炭素含有量は鋼の硬度に直接関係しているからです。 高炭素鋼は機械加工が難しく、高剛性の超硬工具が必要です。 ただし、低炭素含有鋼は切削工具に付着するため、依然として課題があります。
- ステンレス鋼
ステンレス鋼は CNC 機械で加工するのが簡単ではありません。 硬さと粘着性が挑戦的なものとなっています。 加工性を高める最善の方法は、熱処理でわずかに硬化することです。
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- アルミ
Since アルミニウムおよびその合金 鋼よりも硬度が低いため、CNC 機械加工操作での機械加工が容易です。 高品質の結果を得るには、広いすくい角と逃げ角で高い切削速度を使用することをお勧めします。
- 銅
銅は鋼よりも高い被削性を示しますが、アルミニウムよりは劣ります。 CNCにより中程度の切削速度で正確に加工できます。
- プラスチック
プラスチックにはそれほど靭性はありませんが、熱の影響により CNC テクノロジーでの機械加工が困難になります。 加工中に発生する熱によりプラスチックが局所的に溶け、工具寿命が短くなる可能性があります。
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- コンポジット
コンポジット 熱伝導性と剛性が低いため、機械加工性が最も低くなります。 複合材料の CNC 加工には特別なツールが必要であり、操作には細心の注意が必要です。
結論
機械加工性は、サブトラクティブ マニュファクチャリング アプローチによって材料を所望の形状に操作することの容易さまたは難しさです。 これは、CNC 加工作業を開始する前に考慮すべき重要な要素の XNUMX つです。 最良の結果を得るには、ワークの加工性レベルに従って、切削速度、切削深さ、送り速度、クランプ機構などの CNC 加工変数を修正することが不可欠です。
原材料の被削性に応じて部品の機能を分析することは、非常に複雑なプロセスです。 機械加工性を最適化し、正確な結果を得るには、考慮すべき要素がいくつかありますが、心配する必要はありません。 Boda は、オンデマンド製造サービスの大手プロバイダーです。 CNC加工プロジェクト。 機械加工性やその他のさまざまな要素を考慮して、高品質で正確な部品を作成します。
よくある質問
機械加工性とは何を意味しますか?
あらゆる材料の機械加工性とは、機械加工操作によって必要な形状にどれだけ簡単に成形できるかを指します。
材料のどのような特性がその機械加工性に影響を与えるのでしょうか?
硬度、機械的強度、弾性、熱伝導率、加工硬化など、いくつかの変数が材料の機械加工性に影響を与えます。 他の変数には、動作条件、工具材質、機械加工操作の種類が含まれます。
材料の被削性を高めるにはどうすればよいですか?
鉛や硫黄などの他の化合物を添加すると、材料の機械加工性を高めることができます。 さらに、熱処理と操作変数の最適化が他の XNUMX つのアプローチです。
材料の被削性と CNC 加工にはどのような相関関係がありますか?
被削性の低い材料は加工が難しく、CNC 加工にはいくつかの考慮事項が必要ですが、被削性の高い材料は容易に適合し、正確な部品を作成できます。
参考文献
（NS）。 速度とフィード。 https://mae.ufl.edu/より。
とします。 被削性指数とは何ですか? 被削性を評価する際に考慮される基準は? https://www.mecholic.com/ から。
ゼン、J. (2007)。 AWJ 切削における被削性と砥粒切削特性の測定。 意味学者.