CNC 彫刻機処理について知っておくべき 22 の重要な事実!

 

CNC 彫刻機は、小型工具による微細加工に優れ、フライス加工、研削加工、穴あけ加工、高速タッピング加工が可能です。3C 業界、金型業界、医療業界などの分野で広く使用されています。この記事では、CNC 彫刻加工に関するよくある質問をまとめています。

 

 

 

 

1. CNC 彫刻と CNC フライス加工の主な違いは何ですか?

CNC 彫刻と CNC フライス加工はどちらもフライス加工の原理を使用します。主な違いは、使用するツールの直径にあります。CNC フライス加工の一般的なツール直径の範囲は {{0}} ミリメートルですが、CNC 彫刻の場合は 0.2-3 ミリメートルです。

 

2. CNC フライス加工は荒加工のみ、CNC 彫刻は細加工のみですか?

これに答える前に、プロセスの概念を理解しましょう。荒加工では大量の材料が除去されますが、精加工では少量の材料が除去されます。そのため、一部の人々は、荒加工を「重切削」、精加工を「軽切削」と習慣的に考えています。実際には、荒加工、中仕上げ、仕上げは、機械加工のさまざまな段階を表すプロセス概念です。したがって、正しい答えは、CNCフライス加工は重切削と軽切削の両方を実行できますが、CNC彫刻は軽切削のみを実行できるということです。

 

3. CNC彫刻は鋼材の荒加工ができますか？

CNC 彫刻が特定の材料を処理できるかどうかを判断するには、ツールのサイズを考慮する必要があります。CNC 彫刻で使用されるツールによって、最大除去能力が決まります。金型の形状により、直径が 6 ミリメートルを超えるツールを使用できる場合は、最初に CNC フライス加工を使用し、次に彫刻を使用して残りの材料を除去することを強くお勧めします。

 

4. 増速機付きの CNC マシニングセンターで彫刻ができますか?

いいえ、できません。そのような製品は 2 年前の展示会に登場しましたが、彫刻を完了できませんでした。主な理由は、CNC マシニング センターが独自のツール範囲を考慮して設計されており、全体的な構造が彫刻に適していないことです。高速電動スピンドルが彫刻機の唯一の機能であると考えることから誤解が生じます。

 

5. CNC 彫刻は EDM (放電加工) に代わるものでしょうか?

いいえ、できません。彫刻によりフライス加工の工具径範囲が狭くなるため、従来は EDM が必要だった一部の小型金型を彫刻で加工できますが、彫刻工具の長さと直径の比率は一般的に 5:1 程度です。小径工具を使用すると浅いキャビティしか加工できませんが、EDM では電極が製造できる限り、切削力をほとんどかけずにキャビティを加工できます。

 

 

 

 

6. 彫刻加工に影響を与える主な要因は何ですか?

機械加工は、工作機械の特性、工具、制御システム、材料特性、加工技術、補助治具、周囲の環境など、いくつかの影響要因を伴う複雑なプロセスです。

 

7. CNC 彫刻加工における制御システムの要件は何ですか?

CNC 彫刻は基本的にフライス加工プロセスであるため、制御システムにはフライス加工機能が必要です。小型ツールの加工では、フィードフォワード機能を提供し、パスの前に減速し、ツール破損の頻度を減らす必要があります。同時に、より滑らかなパス セグメントでは送り速度を上げて、彫刻の効率を向上させる必要があります。

 

8. どのような材料特性が加工に影響しますか?

材料の彫刻性能に影響を与える主な要因は、材料の種類、硬度、靭性です。材料の種類には、金属材料と非金属材料があります。一般的に、硬度が高いほど加工性が悪くなり、粘度が高いほど加工性が悪くなります。不純物が多いと加工性も低下し、内部粒子の硬度が高いほど加工性が悪くなります。大まかな基準としては、炭素含有量が多いほど加工性が悪くなり、合金含有量が多いほど加工性が悪くなり、非金属元素含有量が多いほど加工性が良くなります（ただし、材料中の非金属含有量は一般に厳しく管理されています）。

 

9. 彫刻に適した素材は何ですか?

彫刻に適した非金属材料には、アクリル、樹脂、木材などがあります。適さない非金属材料には、天然大理石やガラスなどがあります。適した金属材料には、銅、アルミニウム、硬度が HRC40 未満の軟鋼などがあります。適さない金属材料には、硬化鋼などがあります。

 

10. ツール自体は処理にどのような影響を与えますか?

彫刻ツールの性能に影響を与える要因には、ツールの材質、形状パラメータ、研削技術などがあります。彫刻ツールは硬質合金、粉末合金で作られており、主な性能指標は粉末の平均直径です。直径が小さいほど、耐摩耗性が高く、ツールの耐久性が長くなります。ツールの鋭さは主に切削力に影響します。ツールが鋭いほど、切削力は低くなり、処理が滑らかになり、表面品質が向上しますが、ツールの耐久性は低くなります。したがって、材料ごとに異なる鋭さのレベルを選択する必要があります。柔らかく粘着性のある材料には鋭いツールが必要であり、硬い材料にはツールの耐久性を向上させるためにそれほど鋭くありません。ただし、ツールが鈍すぎると、切削力が増加し、処理に影響します。ツール研削の重要な要素は、仕上げ研削ホイールの粒度です。粒度が大きいほど、刃先が細かくなり、ツールの耐久性が向上し、ツールの背面が滑らかになり、表面品質が向上します。

 

11. 工具寿命の計算式は何ですか?

工具寿命とは、主に鋼材の加工工程における工具寿命を指します。経験式は次のとおりです。(T は工具寿命、CT は寿命パラメータ、VC は切削線速度、f は刃当たりの送り、P は切削深さ)。これらのうち、切削線速度は工具寿命に最も大きな影響を与えます。さらに、工具のラジアル振れ、研削品質、工具の材質とコーティング、クーラントも工具の耐久性に影響します。

 

12. 加工中に彫刻機設備を保護するにはどうすればいいですか?

1) ツール設定器を過度のオイル暴露から保護します。

2) 飛散した切粉を制御します。飛散した切粉は電気キャビネット内で短絡を引き起こし、機械に損傷を与える可能性があります。また、切粉が侵入するとネジやガイドの寿命が短くなる可能性もあります。

3) 作業灯を移動させる際は、損傷を防ぐためランプヘッドを引っ張らないでください。

4) 飛び散った切粉による目の損傷を防ぐため、切削エリアを近寄って観察しないでください。スピンドルモーターの回転中は、作業台上での操作は避けてください。

5) 微細加工中の衝撃により表面に工具跡が残る可能性があるため、機械のドアを無理に開閉しないでください。

6) 初期速度が低いためにモーターが停止するのを防ぐため、加工を開始する前にスピンドルが最高速度に達していることを確認します。

7) 機械のビーム上に工具やワークピースを置かないでください。

8) ディスプレイの損傷を防ぐため、チャックやダイヤルゲージベースなどの磁気ツールを電気キャビネットの上に置かないでください。

 

13. 新しいツールが停止したり処理に問題が生じたりした場合、どのパラメータを調整する必要がありますか?

新しい工具が加工中に停止し、加工が困難な場合、どのパラメータを調整する必要がありますか？ 加工が困難なのは、スピンドルのパワーとトルクが現在の切削負荷を処理できないためです。適切な処置は、パスを再プログラムし、切削深さ、スロット深さ、トリミング量を減らすことです。全体の加工時間が30分未満の場合、送り速度を調整することで切削状態を改善することもできます。

 

14.切削液の役割は何ですか？

金属加工では、クーラントの追加に注意する必要があります。冷却システムの役割は、切削熱と切削片を取り除き、加工中に潤滑を提供することです。クーラントは切削熱を運び去り、工具とモーターに伝わる熱を減らし、それらの耐用年数を延ばします。また、切削片を取り除き、二次切削を防ぎます。潤滑により切削力が軽減され、加工がより安定します。銅の加工では、油性切削液を使用すると表面品質が向上します。

 

15. 工具の摩耗にはどのような段階がありますか?

工具の摩耗は、初期摩耗、通常摩耗、急速摩耗の 3 つの段階に分けられます。初期摩耗段階では、工具摩耗の主な原因は低温であり、まだ最適な切削温度に達していません。この段階では、摩耗は主に研磨摩耗であり、工具に大きな影響を与え、工具の破損につながる可能性があります。この段階は非常に危険で、不適切な取り扱いは工具の故障につながる可能性があります。工具が初期摩耗段階を通過して一定の切削温度に達すると、主な摩耗は拡散摩耗であり、主に局所的な剥離を引き起こします。この摩耗は比較的軽微でゆっくりと進行します。摩耗が一定程度に達すると、工具は故障し、急速摩耗段階に入ります。

 

16. ツールの慣らし運転はなぜ必要なのでしょうか? また、どのように行うのでしょうか?

工具の慣らし運転はなぜ、どのように行うべきでしょうか? 前述のように、工具は摩耗の初期段階で破損しやすくなります。これを回避するには、工具を慣らし運転して切削温度を徐々に適切なレベルまで上げなければなりません。実験による検証では、同じ処理パラメータでは、慣らし運転後に工具寿命が 2 倍以上になることがわかっています。慣らし運転の方法は、適切なスピンドル速度を維持しながら送り速度を半分にし、処理時間を約 5-10 分にすることです。柔らかい材料には低い値を使用し、硬い金属には高い値を使用します。

17. 工具の著しい摩耗をどのように判断しますか?

深刻な工具摩耗は、次の方法で識別できます。

1) 処理中に鋭いノイズが聞こえる。

2) スピンドルの重大な停止に気付く。

3) 加工中に振動が増加し、スピンドルの振動が顕著になる。

4) 加工面上の工具痕が不均一である（最初からこの状態になっている場合は、切削深さが深すぎることを示しています）。

 

 

 

 

18. ツールはいつ交換すればよいですか?

工具は、最大寿命の約 2/3 に達した時点で交換する必要があります。たとえば、60 分の使用後に工具が著しく摩耗している場合は、次の加工工程の 40 分後に交換する必要があります。定期的に工具を交換する習慣を身につけることが重要です。

 

19. ひどく摩耗した工具は引き続き使用できますか?

摩耗が激しい場合、切削力は標準レベルの 3 倍まで増加することがあります。切削力はスピンドル モーターの寿命に大きな影響を与え、モーターの寿命は力の 3 乗に反比例します。たとえば、切削力を 3 倍にして 10 分間加工することは、通常の条件下でスピンドルを 270 分間使用することと同じです (10 * 3^3=270)。

 

20. 荒加工時の工具の突き出し長さはどのように決めればよいですか?

工具の突き出し長さは短ければ短いほど良いですが、短すぎると調整が頻繁に必要になり、効率が悪くなります。目安としては、通常の加工では、φ3径の工具棒なら5mm、φ4径の工具棒なら7mm、φ6径の工具棒なら10mm出せます。工具をセットするときは、この数値以内に収まるようにしてください。工具の長さがこの数値を超える場合は、工具摩耗時の切り込み量をコントロールしてください。これをマスターするには練習が必要です。

 

21. 加工中に突然工具が破損した場合、どのように対処すればよいですか?

1) 加工を停止し、現在の加工シーケンス番号を確認します。

2) 破損箇所に工具本体が残っていないか確認し、残っている場合は取り除きます。

3) 工具破損の原因を分析します。これは非常に重要です。破損は通常、切削力の急激な増加によって発生しますが、これはパスの問題、工具の過度の振動、材料の硬い部分、またはスピンドル速度の不適切さなどが原因で発生する可能性があります。

4) 解析後、工具を交換して加工を再開します。パスを変更しない場合は、1シーケンス早く加工を開始し、破損箇所が強く硬化しているため送り速度を下げて工具を慣らします。

 

22. 荒加工がうまくいかない場合、加工パラメータを調整するにはどうすればいいですか?

適切なスピンドル速度で工具寿命を確保できない場合は、最初に切削深さ、次に送り速度、最後にサイドフィード量を減らしてパラメータを調整します。切削深さを減らすことには限界があることに注意してください。深さが浅すぎると層が過剰になり、理論的には切削効率が向上しますが、他の要因により実際の加工効率が低下する可能性があります。このような場合は、より小さな工具に切り替えると効率的になる可能性があり、最小切削深さは通常 0.1mm 以上になります。