CNCフライス盤とは何ですか？

CNC フライス加工は、複雑な部品や部品を効率的かつ正確に製造する原動力として台頭してきました。プロトタイプ～に至るまでの業界で航空宇宙自動車からヘルスケア、エレクトロニクスまで。

CNCフライス盤とは何ですか？

CNC フライス加工は、コンピューター制御の精度を使用してワークピースを彫り、成形する機械加工プロセスです。この技術では、多軸の動きを利用して回転切削工具を使用し、極めて正確に材料を除去します。 CAD モデルは CNC フライス盤をガイドし、さまざまな業界で複雑なコンポーネントを製造します。これにより、一貫性、厳しい公差、複雑な形状が保証されます。

CNC フライス加工では、回転ツールを使用して材料を除去します。ワークピースが静止したまま工具がワークピース上に移動するか、ワークピースが所定の角度で工作機械に進入します。

CNC フライス加工は、プロトタイピング、カスタム部品、大規模製造に不可欠です。機械には、コンパクトなベンチトップユニットから大規模な産業用マシニングセンターまで、特定の生産ニーズに合わせてカスタマイズされたさまざまなサイズがあります。

CNC フライス盤の主要コンポーネント

CNC フライス加工を完全に理解するには、CNC フライス盤の基本コンポーネントを理解することが重要です。これらのコンポーネントは調和して動作し、正確な機械加工操作を実行します。

カッター

カッターはエンドミルとも呼ばれ、ワークピースから材料を除去する役割を担うツールです。さまざまな形やサイズがあり、それぞれが特定のタスク用に設計されています。望ましい仕上げと精度を達成するには、カッターの選択が重要です。

スピンドル

スピンドルは CNC フライス盤の心臓部です。カッターを保持し、高速回転させてワークに切り込みます。スピンドルは出力と速度の能力が異なるため、加工タスクに多用途性を持たせることができます。

仕事台

ワークテーブルは、ワークピースを固定するための安定したプラットフォームを提供します。異なる軸 (通常は X、Y、Z) に沿って移動して、ワークピースをカッターの下に正確に配置できます。ワークテーブルは、機械の構成に応じて、固定または回転式にすることができます。

CNCコントローラ

CNC コントローラーは CNC フライス盤の頭脳であり、デジタル設計データを正確な物理的な動きに変換する役割を果たします。コンピューター支援設計 (CAD) およびコンピューター支援製造 (CAM) ソフトウェアによって生成された命令を解釈し、機械のモーターとアクチュエーターに伝達します。 CNC コントローラーは、カッターが指定されたツールパスを驚異的な精度でたどることを保証します。

モーターとフィードバックシステム

CNC フライス盤には、機械の動作を制御および監視するさまざまなモーターとフィードバックシステムが装備されています。サーボモーターは、カッターとワークテーブルを軸に沿って動かすために一般的に使用されます。これらのモーターはエンコーダーやセンサーからフィードバックを受け取り、精度と再現性を維持するためのリアルタイム調整が可能になります。

CNC フライス加工はどのように機能しますか?

Step1:設計

まず、コンピュータ支援設計 (CAD) ソフトウェアを使用して、製造する部品またはオブジェクトの 3D モデルを作成します。このモデルは、最終製品の寸法、形状、および機能を定義します。

ステップ2:プログラミング

CAD 設計は、CNC フライス盤が理解できる一連の命令に変換されます。 G コードおよび M コードとして知られるこれらの命令は、機械の動きと動作を制御します。このプログラミングは手動で行うことも、次によって自動的に生成することもできます。 CAM ソフトウェアを使用して、WindowsXNUMX XNUMXビット上で動作する XNUMXTB RAID XNUMX を備えたデスクトップコンピューターで録画されます。

ステップ3：セットアップ

ワークピースは、クランプ、バイス、またはその他の固定具を使用してフライス盤のワークテーブルにしっかりと取り付けられます。エンドミルやフェースミルなどの工具は、機械のスピンドルに取り付けられます。

ステップ4：フライス加工作業

CNC フライス盤は、コンピュータ制御を使用して複数の軸 (通常は X、Y、Z) に沿って切削工具を移動させ、ワークピースから材料を正確に除去します。工具は高速で回転し、プログラムされた指示に基づいて、輪郭加工、ポケット加工、穴あけ、輪郭加工などのさまざまな種類の切断を行います。

ステップ 5：クーラントと切りくずの管理

フライス加工プロセスでは、切削工具とワークピースを冷却し、摩擦を軽減し、切削中に発生する切りくずや破片を除去するために冷却剤が使用される場合があります。

ステップ6：品質管理

CNC フライス盤には、ワークピースの寸法を測定し、必要なレベルの精度と精度を確保するためのセンサーとプローブが装備されていることがよくあります。これは、製造部品の品質と一貫性を維持するのに役立ちます。

ステップ7：完成

フライス加工プロセスが完了すると、完成した部品が機械から取り外され、バリ取りや表面仕上げなどの必要な後処理ステップを実行できます。

CNCミルの種類

CNC フライス加工テクノロジーは、それぞれ独自の機能と用途を備えたさまざまなタイプの機械を網羅するように進化してきました。

CNCミル	概要	機能	用途事例	プロジェクト
3-アクシス CNC ミル	3 軸 CNC フライス盤は、最も基本的で広く使用されているタイプの CNC フライス盤です。 X、Y、Z という XNUMX つの主軸で動作し、これらの方向への移動と加工が可能になります。	溝加工、穴あけ、輪郭加工、および基本的な 2D または 2.5D フライス加工。	自動車、航空宇宙、エレクトロニクス、消費財。	平坦または適度な輪郭を持つ部品、金型、金型。
4 軸 CNC ミル	4 軸 CNC ミルは、主軸の XNUMX つ、通常は A 軸または B 軸に沿った回転を導入します。	4 軸ミルは、アンダーカットを作成し、複雑な 3D 輪郭の割り出し加工を実行できます。	歯科、宝飾品、航空宇宙、プロトタイピング。	歯車、複雑な宝飾品、アンダーカットのある部品の製造。
5 軸 CNC ミル	5 軸 CNC ミルには、通常 A と C の XNUMX つの回転軸が追加されています。この多軸セットアップにより、XNUMX 方向の同時加工が可能になります。	5 軸ミルは、より少ないセットアップで非常に複雑な自由曲面を加工できます。	航空宇宙、医療、精密工学。	義肢や義骨などの医療部品、航空宇宙部品、チタン部品、石油・ガス機械部品、軍事製品など。
6 軸 CNC ミル	6 軸 CNC ミルは、5 軸セットアップに追加の回転軸を追加することで、多用途性を次のレベルに引き上げます。	これらは、複雑な形状や彫刻された表面を含むタスクに適しています。	航空宇宙、自動車、先端製造。	タービンブレード、航空宇宙部品、複雑な 3D 彫刻の機械加工。

フライス加工の種類

CNC加工では、一般にフライスの回転方向は変わりませんが、送り方向が変わります。フライス加工には、ダウンミリングとアップミリングという XNUMX つの一般的な現象があります。

ダウンミリングとアップミリングは、機械加工、特に金属加工やその他の材料除去プロセスで使用される XNUMX つの一般的なタイプのミリングプロセスです。これら XNUMX つの方法は、カッターの回転方向と、ワークと切削工具間の相対運動が異なります。

ダウンミーリング（クライムミーリング）

ダウンフライス加工 (クライムフライス加工または従来のフライス加工とも呼ばれます) では、切削工具がワークピースの動きと同じ方向に回転します。これは、切削の開始時にカッターがワークにわずかにオーバーラップして食い込むことを意味します。

Cヒップの厚さ：最大値からゼロまで開始します。

優位性

– 切削抵抗の低減: ダウンミーリングはアップミーリングと比較して切削抵抗が低くなる傾向にあり、その結果、工具の摩耗が少なくなり、表面仕上げが向上します。

– 切りくず排出性の向上: 切りくずが切れ刃から押しのけられるため、切削ゾーンからの切りくずの除去が容易になります。

デメリット

– ワークの浮き上がり: 切断プロセス中に発生する上向きの力により、ワークが治具から浮き上がる危険性があります。

– びびり: 機械のセットアップや工具が安定していない場合、ダウンミリングはびびり (振動) の影響を受けやすくなります。

アップミーリング（従来ミーリング）

従来のフライス加工とも呼ばれるアップフライス加工では、切削工具がワークピースの動きの方向と逆に回転します。これは、カッターが最初に最大の切込み深さでワークピースに接触することを意味します。

Cヒップの厚さ: ゼロから始まり、最大値まで増加します。

優位性

– ワークピースのリフトオフの低減: アップフライス加工では、切削力によってワークピースがフィクスチャに押し付けられる傾向があるため、ワークピースがフィクスチャから持ち上げられる可能性が低くなります。

– びびりの可能性が低い: ツールの関与は段階的に行われるため、びびりのリスクが軽減されます。

デメリット

– より高い切削抵抗: アップミリングでは、ダウンミリングに比べてより高い切削抵抗が発生するため、工具の摩耗が増加し、表面仕上げ品質が低下する可能性があります。

– 不十分な切りくず排出: 切りくずは切れ刃に向かって引き戻される傾向があり、切削ゾーンから切りくずを除去することがより困難になります。

ダウンミリングとアップミリングのどちらを選択するかは、機械の剛性、工具の状態、ワークピースの材質、希望する表面仕上げなどのいくつかの要因によって決まります。実際には、多くの機械加工では、両方の方法を組み合わせて切削効率と工具寿命を最適化することができます。

たとえば、荒加工にはアップミーリングから始めて、仕上げ切削にはダウンミーリングに切り替えると、切削抵抗と表面仕上げのバランスが良くなります。

一般的な材料のフライス加工パラメータ

材料	切削速度(SFM )	送り速度(IPM)	切り込みの深さ（インチ）	工具材料
アルミ	500〜1000	10-50	0.020-0.100	超硬または高速度鋼 (HSS) エンドミル
鋼（炭素鋼および合金鋼）	80-300	5-20	0.010〜0.100	超硬エンドミル
ステンレス鋼	50-150	3-15	0.020 – 0.100	ハイスまたはコバルトバインダーを使用した超硬エンドミル
真鍮と銅	600-1200	15-75	0.020 – 0.100	超硬エンドミルまたはハイスエンドミル
プラスチック	200-600	20-100	0.020 – 0.100	超硬エンドミル
チタン	25-100	2-10	<0.040	特殊コーティングを施した高性能超硬エンドミル