現代の製造業では、旋盤切断作業は自動化されたコンピューター数値制御 (CNC) システムによって実行されます。ここでは、特別なツールが軸を中心に回転し、スピンドルに保持されている材料に圧力を加えます。この記事で学習するように、旋盤の操作に応じて、さまざまな種類の旋盤切削工具があります。
旋盤工具の分類方法
旋盤は、金属や木材などのさまざまな材料を切削工具に対して回転させることによって成形する機械として定義されます。 「切断」という用語は一般に、機械が材料の一部を除去して目的の形状を実現することを意味します。したがって、ほぼすべての旋盤加工は切削加工とみなすことができます。
マテリアルの形状を作成するにはさまざまな方法があります。このため、旋削工具はさまざまなカテゴリに分類できます。また、この分類は大きく 4 つの重要な側面に基づいて作成されています。
- 運用に応じて
- 資料によると
- 構造によると
- 送り方向に応じて
これら 4 つのクラスから、CNC マシン用のさまざまなタイプの旋盤切削工具が得られます。一般的なツールとその仕組みを見てみましょう。
運用による分類
この分類は、使用される切削加工に基づいて工具を分類するものです。このカテゴリーに該当する一般的な工具には、以下のようなものがあります。
ターニングツール
旋削は旋盤の最も一般的な操作です。この操作を実行するために使用されるツールは、回転するワークピースの長さに沿って移動し、ワークピースの一部を除去し、それによって直径を縮小します。操作の結果は、ワークピースの角度、速度、深さ、送り速度によって異なります。
CNC 旋削工具は、使用する操作に応じてさらに 2 つに分類できます。
- 荒旋削工具 – これらの回転工具は、材料の大きな塊を高速で除去するのを容易にする特定の角度を備えています。結果として、これらのツールは材料を滑らかに仕上げる必要がありません。
- 仕上げ旋削工具 – これらのタイプの調整ツールは、粗いツールの後に適用され、小さな表面材料を除去して滑らかな仕上げを作成します。ワークを完全に滑らかにするためには、高度な精度が要求されます。
面取りツール
CNC 加工では、面取りは、オブジェクトの 45 つの面に特別なツールによって作成される移行エッジです。このエッジは通常 XNUMX° の角度が付いています。
面取り工具は、ワークピースに面取り加工を施すために使用される機構に基づいてさらに分類されます。ここでいう機構とは、面取り加工を行うために使用される形状を指します。
最初の分類では、ワークピースに単一の角度を作成するツールを説明します。言い換えれば、面取りツールの先端は、面取り作業がワークピースのエッジ全体にわたって均一な角度を達成するように角度が付けられています。
次に、面取りツールはワークピースにさまざまな角度を作成できます。これは、加工作業中に面取りツールの角度を調整することによって可能になります。これらすべての操作により、加工要件の仕様に応じてさまざまな角度の面取りが行われます。
ショルダーターニングツール
これは、ワークピースのショルダー領域にベベルまたはフィレットを形成するかなり複雑な操作です。ショルダーは、ワークピースの形状、サイズ、ジオメトリに応じて、ワークピースの任意の領域になります。
ショルダーを実現するために使用されるツールは、ショルダーフライスツールとも呼ばれます。肩旋削工具にはナイフまたはサイドカットの角度があります。この違いは、ベベル肩またはフィレット肩の形成を説明するために存在します。
ショルダーは、直角、面取り、またはフィレットにすることができます。四角い肩はナイフエッジの回転工具で作成され、ベベルとフィレットは直線の回転工具で作成されます。フィレットを作成する場合、直線調整ツールには、フィレットの特徴である凹面または凸面の角度を考慮したノーズ半径が必要です。
ねじ切り工具
名前が示すように、この工具はワークのねじを切るために使用されます。金属または木材の内側または外側の部分にねじを切ることができます。ボルトやネジを作成できるため、この工具は必須です。
通常、雌ねじは雌ねじとして知られ、雄ねじは雄ねじと呼ばれます。この用語は、ねじ山の嵌合を意味するために使用されます。他のすべての CNC 旋盤切削工具と同様に、ねじ切り工具は軸に配置され、ワークピースはスピンドル内で回転します。
対面ツール
横切れ刃を利用してワークの断面積を削り取り、滑らかに仕上げる工具です。詳しく説明すると、このツールはワークピースの回転軸に垂直な平面を切削します。
フェーシングツールはフライス加工または機械加工作業で使用されます。機械加工では、ボーリングまたは旋削加工にフェーシング工具が使用されます。これは、ボーリング工具や旋削工具がフェーシング加工という広いカテゴリーに分類できることを意味します。
CNC 機械でフェーシング工具を使用する利点の 1 つは、CNC システムが一定の送り速度でワークピースを送り込むことです。これには、より滑らかな表面が得られるという利点があります。それでも、機械工は荒加工または仕上げ加工を行うことができます。
溝入れ工具
これらのツールは、ワークピースにパスまたはチャネルを作成するために使用されます。溝入れは、凹み加工とも呼ばれます。
溝入れツールを使用して作成されたパスとチャネルにより、接合部品の嵌合が容易になります。接合時に形成されるはめあいにはさまざまな種類があるため、これらの溝入れ工具にはさまざまな種類が存在します。技術的な知識を深め始めた場合は、旋削工具、ボーリング工具、およびフェーシング工具の一部を溝入れ工具として分類することができます。
溝入れ工具の主なタイプは、内径工具と外径工具の 2 つです。内径溝入れツールはワークピースの表面に溝を作成し、他のツールはワークピースの内面に同じ溝を作成します。
成形ツール
この工具は、旋削加工と溝入れ加工を 1 つの工具に組み合わせた特別な工具です。その結果、いずれかのツールでは達成が不可能または困難な複雑なデザインが形成される可能性があります。このツールは用途が限られているため、あまり広く使用されていません。ただし、デザインで必要な場合には便利です。
ボーリングツール
このツールは、このカテゴリの中で最も簡単なツールの 1 つです。ボーリングという用語は、機械が原料の直径を徐々に拡大する作業を指します。通常、ボーリング工具は既存の穴に挿入され、穴を拡張します。
ボーリングツールは、前の開口部よりも大きな直径を有する円筒形の開口部を残します。ボーリング加工は、ボーリング工具が一体型の工具であるという点で旋削とは異なります。
材質による分類
CNC 切削工具は、その材質に基づいて分類することもできます。このカテゴリの一般的なツールの一部は、次の素材で作られています。
炭化物
超硬は炭素と金属化合物から構成される材料です。耐摩耗性や高い熱安定性などの特徴を持っています。これらの理由から、超硬は CNC 切削工具の製造に非常に人気のある材料です。
超硬は耐摩耗性に優れているため、この材質を使用した旋削工具は高速切削と精密切削が可能です。また、超硬は高耐熱鋼、鋳鉄、ガラス、プラスチックなどのワークの切断にも使用できます。
高速度鋼
これは、他の材料の切断に適するようにいくつかの添加剤で強化された通常の鋼の合金です。ハイスは耐摩耗性、靱性、熱強度に優れています。これらの特徴を組み合わせることで、高速度鋼は他の金属の切断に最適になります。
ハイス鋼はモリブデンまたはコバルトでさらに強化できます。これにより、2 種類の HSS が得られます。それがモリブデン高速度鋼とコバルト高速度鋼です。この 2 種類のハイスは、強度を問わずさまざまな材料の機械加工に使用できます。
ダイヤモンド
最も硬い天然素材の 1 つであるため、旋盤加工ツールとして使用されるのは当然のことです。硬度が高いため、金属、ガラス、木材などのさまざまな素材を摩耗することなく切断できます。
CNC 旋盤ツールの製造に使用される最も一般的なタイプのダイヤモンドは、多結晶ダイヤモンド (PCD) として知られています。成形時にセラミックなどの合金元素を添加することにより、耐摩耗性に優れた合成ダイヤモンドです。
ダイヤモンドの欠点の 1 つは、非常に高価であることです。このため、予算が限られている機械工にとってはアクセスが困難になります。プラスの面としては、顧客はセラミックやガラスなどの硬い材料を切断するためのこのツールを常に探しています。
特殊コーティングされた工具
機械加工中、切りくず付着と呼ばれる現象が発生することがあります。これは、加工工具と被削材表面との間に切りくずが押し出され、剥離する現象です。この現象は、工具が鉄などの元素に対して高い親和性を持つ場合に発生します。この問題を解決するために、通常は特殊コーティングされた工具が使用されます。
立方晶窒化ホウ素 (CBN) は、機械加工ツールのコーティングに使用されるコーティング材料の 1 つであり、この問題の回避に役立ちます。 CBNは硬度が高く、ダイヤモンドよりも若干低いことで知られていますが、熱安定性は非常に高いです。
構造に基づく分類
旋削工具は、その構造や形状に基づいて分類することもできます。この分類により、次の 3 種類の旋盤工具が得られます。
単体タイプ
これらのタイプのツールは、ツール全体の構造を構成する均一な材料を備えています。たとえば、完全にセラミックやハイス鋼でできた旋削工具があります。これらのツールは、一般的な CNC 加工作業に使用できるほど強力です。
クランプタイプ
これらのタイプには、さまざまなチップを取り付けることができるクランプが付いていることがわかります。つまり、複数のサブツールを1つで使用できる、互換性のある機構を備えています。ドリルビットとボール盤について考えてみましょう。この柔軟性によりツールのアクセシビリティが向上し、その結果、ツールの生産性と価値が向上します。
溶接タイプ
旋盤ツールを変更したり、カスタムツールを作成したりする必要がある場合には、溶接が最適なソリューションとなります。これにより、さまざまな旋盤操作に使用できる複雑なジオメトリを作成できます。溶接ツールの利点は、簡単にアクセスでき、カスタマイズのオプションが無限にあることです。
送り方向または送り速度による分類
送り方向と速度も、CNC 機械の旋盤切削工具を分類する要素として使用されます。このカテゴリでは、通常、次のタイプのツールが見つかります。
右手工具
これらのツールは、不要な素材を右から左に除去/切断します。これは、CNC 加工に使用される最も一般的な送り方向です。また、ほとんどの旋盤には左右の向きがあります。左方向に移動しながら材料をカットする工具です。
左手用ツール
左手用の工具は右手用の工具とはまったく逆です。正しい方向に移動することで、ワークピースから材料を除去します。左手用ツールアタッチメントを備えた CNC 旋盤機械は一般的ではありません。ただし、業界にいる人もいます。
ラウンドノーズツール
これらのツールは、右または左のどちらの方向にも切断できます。これは、送りの方向を決定するのに不可欠なサイドすくい角とバックすくい角がないためです。良い面としては、このツールがさまざまな方向で使用できる多用途性があることを意味します。
結論
CNC マシンは、手動操作に比べて高レベルの精度と速度を実現します。これは、機械加工部品の量と、CNC システムを使用する機械工が生み出す収益に反映されています。この記事で説明したツールは、業界でよく見られる一般的な旋盤切削ツールを特定するのに役立ちます。