CNCフライス盤の振動を低減する12の専門的なヒント

01

鋭利なチップは、CNCフライス加工における切削力を大幅に低減することができます。

インサートには、コーティングされたものとコーティングされていないものがある。コーティングされていないチップは、コーティングされたチップと比較して、一般的に優れた切れ味を提供します。これは、コーティングを施す前に、刃先の不動態化処理(ER処理)が必要なためです。極端に鋭利な刃先は、切削界面でのコーティングの接着強度を損なう可能性があるため、不動態化処理では、コーティングの適切な接着を確保するために刃先をわずかに鈍らせます。

02

特定の深さまで加工する場合、先端半径が小さいチップを使用することで、特に半径方向の切削抵抗を大幅に低減することができる。

ラジアル切削力は、細長い工具やワークピースの振動の主な原因です。この原理は旋削加工とフライス加工の両方に適用される。先端の半径が大きくなるにつれて、細長い工具やワークピースは、与えられた切削深さで振動する傾向が大きくなります。

03

切り込み深さを選択する際は、工具先端の円弧半径と同じに設定しないことが重要です。この設定は、不安定な切削状態と振動の増加につながります。

04

工具シャンクが細いキー溝加工や細いシャフトの外旋加工では、一次角度（アプローチ角）が90°の工具を使用すると、振動を最小限に抑えることができる。

細長いシャフトの外旋加工、または細長いツールホルダーを使用したキー溝切削のどちらの場合でも、90°の工具は半径方向の切削力が最も小さい一方で、刃先では軸方向の切削力が最も大きくなります。この力の分布は、切削プロセスを安定させ、振動を低減するのに役立ちます。

05

細長い工具を使用するフライス加工では、振動を和らげるために丸いインサートカッタが最も効果的です。

フライスカッターの挙動は旋削工具のそれとは対照的である。フライス加工では、進入角が90°に近づくと、半径方向の切削力が増大し、工具シャンクの振動が大きくなる。ラウンドインサートカッタは、噛み合い角度が徐々に変化するため、切削力をより均等に分散させ、振動を抑えることができます。

06

CNC加工機で深いキャビティ加工に細長いエンドミルを使用する場合、プランジ加工が採用されることが多い。この手法では、深いキャビティを加工する際に、ドリル加工と同様に工具の軸方向送りを行います。

オーバーハングが直径の3倍を超える工具の場合、たわみと振動を最小限に抑えるため、軸送りプランジ加工を推奨する。ただし、エンドミルインサートの半径方向の切れ刃幅には制限があることに注意することが重要です。

工具メーカーは、プランジ加工技術を使用する際の最大許容切削幅を規定した技術データを提供しています。最適な性能と工具寿命を得るためには、これらの推奨事項を守ることが重要です。

07

箱形や椀形のような薄肉の加工物をフライス加工する場合、振動は主に切削工具からではなく、加工物自体から発生します。

振動源がワークであることを考えると、このようなコンポーネントの加工を成功させるためには、ワークのクランプとサポートを強化することに主眼を置く必要があります。加工中のワークの剛性を高めるために、特注の治具、追加のサポート構造、または制振材を使用するなどの戦略が考えられます。

08

ボーリング加工では、一般に、リード角（工具のアプローチ角の補数）を小さくすることが望ましい。

この構成は、大きな後角をもたらし、副切刃と加工面との接触面積を減少させる。この接触面積の減少により、びびりが持続的な振動に発展する可能性が最小限に抑えられる。さらに、リード角を小さくすることで、副切刃による切り屑の圧縮の可能性が低くなり、切削安定性がさらに向上する。

09

不等ピッチで歯数の少ないフェースミルカッタを使用すると、フライス加工の振動を効果的に抑えることができる。

ここでいう「歯」とは、切削インサートのことである。例えば、5つのインサートを持つ直径100mmのフェースミルは、他のすべての切削パラメータが等しいと仮定した場合、10インサートカッターと比較して、約50%の切削力を発生します。不等ピッチは振動の調和を乱し、歯数が少ないほど切削抵抗は減少する。

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大きなポジティブすくい角と軽量チップブレーカー設計のチップを採用。

このようなチップは、加工中の切削ウェッジ角が小さく、切削抵抗の低減と切り屑排出の改善をもたらします。この構成により、より軽量で高速な切削が可能になり、特に仕上げ加工における振動の問題を軽減することができる。

11

切削パラメータを微調整することは、軽度の振動問題を軽減するのに有効である。

一般的な調整戦略には以下のようなものがある：

1. 主軸回転数の低下（工具とワークの回転の両方に対して）
2. 切り込み深さの減少
3. 1回転あたりの送り量または1歯あたりの切り屑処理量の増加

振動が発生する内径ねじ切り加工の場合、最終パスの切込み増分を1～2カット減らすと、安定性が向上することが多い。

12

ツールパスの最適化は、特に振動が発生しやすいフライス加工を成功させるために非常に重要です。

従来のフライス加工（上フライス加工）と登りフライス加工（下フライス加工）の選択は、振動に影響を与えます。従来のフライス加工理論では、コンベンショナルフライス加工は、主に工作機械のリードスクリューのバックラッシによって引き起こされる振動を減衰させることができるため、振動を減少させるとされています。しかし、精密なボールねじやローラーねじを使用する最新のCNC加工機では、この効果はごくわずかです。

実際には、登りフライス加工であれ、従来のフライス加工であれ、フレキシブルなワークピースの振動を低減するための重要な要因は、フライス加工の力の方向をワークピースのクランプ方向と一致させることです。このアプローチにより、ワークピースをサポートに対してしっかりと固定することができ、薄いワークピースや柔軟性のあるワークピースの潜在的な振動を最小限に抑えることができます。