刃先交換式カッターによるツーリング

Aug 22, 2023

簡単に言えば、鋼は超硬よりもコストが低くなります

刃先交換式インサート切削工具は、主に荒加工用途から仕上げ加工用途まで進化し続けており、より小さな直径の工具でも利用できるようになってきています。 インデキサブルの最も明白な利点は、超硬ソリッド丸工具に通常必要とされる大きな労力を費やすことなく、有効な切れ刃の数を増やすことができることにあります。

ただし、刃先交換式チップは、切りくず処理を良好にするために、被削材の材質や用途の種類、コーティング、ノーズ半径に応じたサイズ、形状、形状、材種に細心の注意を払って選択する必要があります。 大手サプライヤーの製品が、刃先交換式切削工具による最適な金属除去に対する顧客の要件を満たすようにどのように設計されているかを説明します。

サンドビック・コロマントは、複雑な形状やポケットを1つの工具で加工できるコロターンY軸旋削加工と呼ばれる新しい方法を導入しました。これには、サイクルタイムの短縮、部品表面の改善、より安定した加工などのメリットがあります。 新しい旋削加工法の中心となるのは、2 つの刃先交換式切削工具です。新しい CoroTurn Prime バリアントはシャフト、フランジ、アンダーカットのある部品に適しています。 一方、CoroTurn TR 倣いチップとレールインターフェースを備えたコロターン 107 丸チップを備えた CoroPlex YT ツインツールは、ポケットやキャビティのある部品に使用できます。

Y軸旋削加工の開発は、サンドビック・コロマントの革新的なPrimeTurning、非直線旋削および補間旋削の成功に続き、そのために2つの刃先交換式チップが開発されました。プロファイリング; コロターンプライム B タイプ工具は、仕上げおよび荒加工用の 4 つの切れ刃を備えた両面ネガチップを備えています。

「これらの進歩は、最新の機械やCAMソフトウェアの高度な機能と相まって、新しいY軸旋削加工法への道を切り開いたと言えるでしょう」とサンドビック・コロマント社旋削担当プロダクトマネージャのスタファン・ルンドストローム氏は述べています。 「そして、現在導入されているツールと手法により、この手法がお客様に提供できる可能性を探ることを楽しみにしています。」

コロターンYT Y軸旋削加工は、ミーリング主軸の軸補間を伴う同時3軸旋削加工方法です。 新しい工具は、ロックされたスピンドルを備えた「静的モード」でも使用でき、高速なインサート割出しによる柔軟な 2 軸旋削が可能です。 この方法はあらゆる材料に適しており、旋削中にフライススピンドル軸の補間を可能にするオプションを備えた複合加工機が必要です。 荒加工、仕上げ加工、縦旋削、フェーシング、倣い加工など、すべての作業を 1 つの工具で実行します。

Y 軸旋削は、その名前が示すとおり、Y 軸を利用します。 加工時には 3 つの軸すべてが同時に使用されます。 ツールは自身の中心を中心に回転します。 インサートは YZ 平面に配置され、旋削中にフライス スピンドル軸が補間されます。 これにより、複雑な形状を 1 つのツールで加工できるようになります。

Y軸旋削加工の利点には、工具を交換せずに単一の工具で複数のフィーチャーを加工できること、サイクルタイムを短縮できること、隣接する加工面間のブレンドポイントや不規則性のリスクを最小限に抑えられることが挙げられる、とサンドビック・コロマントは述べた。 ワイパーインサートを表面に対して垂直に保つことで、テーパー面でもワイパー効果を生み出すことができます。 主な切削力は機械のスピンドルに向けられ、安定性が向上し、振動のリスクが軽減されます。 一定の切込み角度により切りくず処理が大幅に向上し、切りくず詰まりを回避しやすくなります。

PrimeTurning のツールパス プログラミングは、旋削を高速化するために最適化された NC コードを生成するために CAM パートナーによってサポートされています。 PrimeTurning は、大量生産や、ターニング センター、立型旋盤、複合加工機などの機械での頻繁なセットアップや工具交換が必要なコンポーネントに推奨されます。 外径旋削加工では、短くてコンパクトな部品や心押し台を使用した細長い部品に最適です。 内径旋削加工の場合、直径 40 mm を超え、突き出し量が 8 ～ 10 XD までの場合に最適です。 サプライヤーによれば、Y 軸旋削と非線形旋削または PrimeTurning を組み合わせることで、生産性がさらに向上するとのことです。

イリノイ州ロックフォードの Ingersoll Cutting Tools は、重負荷の精密加工を目的として、航空宇宙、鉄道、石油とガス、自動車のドライブトレインの用途向けにカスタムの刃先交換可能な工具ソリューションを提供しています。 これには、最新の CNC 工作機械や従来の機器で使用するように設計された製品が含まれます。

サプライヤーによれば、刃先交換式ツールを使用する利点は (ソリッド ツールと比較した場合)、次のとおりです。

刃先あたりのコストの経済性 - 刃先交換式インサートには複数の刃先があり、超硬の使用量が少なくなります。

材種と形状の柔軟性 - 刃先交換式インサートには、同じポケットに適合する複数のコーナー サイズ、形状、材種が用意されています。

生産性の向上 - 刃先交換式インサートにより、刃先形状が強化され、耐久性とより高い切りくず負荷能力が実現します。

インデックス可能なものは、伝統的にほとんどの荒加工用途に使用されています。 しかし、製造精度と製造方法の改善により、仕上げ用途での使用への扉もますます開かれつつあるとインガソール氏は述べた。

また、刃先交換式は立方晶窒化ホウ素 (CBN) や多結晶ダイヤモンド (PCD) チップチップのインサートにとって有益であり、一体型のろう付けタイプの工具を排除することが可能です。

Ingersoll の刃先交換式チップ開発の傾向には、単一有効刃先交換式エンドミルの場合は 0.250 インチ (6.4 mm)、3 有効ユニットの場合は 0.375 インチ (9.5 mm) の小型刃先交換式工具が含まれています。 進歩には、多くのフライス加工および旋削製品ラインにおける積極的な荒加工用途向けの強化エッジ、より優れた接着力を備えたコーティング、および高送り形状が含まれます。 新しい IN2055 グレードは、すべての深穴ドリル ファミリの現在の IN2005 に代わるものになります。 IN2055 は、鋼、ステンレス、高温合金の加工において 4 倍長い工具寿命を可能にすると言われています。

Ingersoll 氏によると、機械がより高い rpm およびテーブル送りで動作できるようになるにつれて、高送りやバレル カッターなどの新しい刃先交換可能な工具形状により、生産性と品質が向上します。 Ingersoll の SFeedUp 製品は、高速と高送りに重点を置いた機能強化を組み合わせています。 「多くの新しい機械は高速かつ低トルクであるため、Ap (切込み深さ) または Ae (ステップオーバー) が軽い高送り加工の傾向は今後も続くと予想されます」とフライス製品マネージャーのマイク ディーケン氏は述べています。

刃先交換式カッター設計の進歩により、生産性のスループットと部品の品質が向上しました。 一部の高送りチップ形状は、同じポケット内の標準チップ形状と交換できます。 Dieken 氏によると、リード角が小さいと、切りくず薄化の原理を利用して積極的な送り速度が促進されます。

マシニング センター、旋盤、ガンドリル機械用の DeepTrio 刃先交換式ガンドリルは、ろう付け超硬チップ ガンドリルに取って代わります。 「DeepTrio の刃先交換式ガンドリルは、最大 6 倍のパフォーマンスを提供するだけでなく、工具交換のダウンタイムも削減します」と、Ingersoll の DeepTrio およびドリル製品マネージャーの John Lundholm 氏は述べています。 「ろう付けされたガンドリルを交換する必要がある場合、機械は長時間停止します。DeepTrio インサートには 3 つの切れ刃があるため、インサートのインデックス作成は 1 時間ではなく数秒で完了します。追加の利点は、DeepTrio がインデックス可能であることです。ガンドリルはろう付けガンドリルと同じガイド ブッシュとサポート ブッシュを使用するため、機械のコンポーネントを変更する必要はありません」と彼は述べました。

刃先交換式チップを使用した加工を成功させるには、旋削、フライス加工、ドリリング、リーマ加工などの新しい工作機械や従来の工作機械で使用する場合でも、剛性の高い工具保持接続から始まります。 ただし、ペンシルバニア州ラトローブの Kennametal Inc. によると、先進的な機械のほうが優位性があるかもしれません。新しい最新のマシニング センターは、KM モジュラー システムなどのシステム ツールを利用しているため、工具交換が容易で、機械の前での事前セットアップがはるかに少ない労力で可能になります。マシンのダウンタイム。

一般に、新しいマシンはより機敏であり、より高速な機能を備えています。 最先端と機械をつなぐ役割を果たすシステムツールは、高いパフォーマンスと結果を生み出す重要な要素です。 たとえば、Kennametal 氏によると、立形旋盤、旋盤、複合加工機用の KM カップリングの開発により、パフォーマンスに妥協することなく、ほぼすべての操作を実行するための安全なアクセスが提供されます。

KM モジュラー ツールは非常に高い柔軟性を提供し、顧客がニーズに合わせて機械を構成できるようにします。 より高い速度、剛性、機敏性は、さまざまな種類の作業を請け負うジョブショップにとって魅力的な機能であり、設備投資の収益を最大化することができます。 KM システムへのもう 1 つの追加製品は、KM4X100 または KM4X63 カップリングです。 この接続は、インデックス式ツールとソリッド ツールの両方を使用する重い用途向けに設計されています。 曲げモーメントを増加させたり、リーチを長くしたりする必要がある場合には、KM4X100/63 が最適な接続となるだろうと Kennametal 氏は述べています。

刃先交換式カッター設計の進歩により、従来の機械と最新の機械の両方で加工結果が向上しました。 新しい形状、グレード、および物理的および化学的蒸着コーティング (PVD および CVD) が導入されており、困難な材料用途に対応するために、切りくず形成の改善、より高い刃先靱性、より高い耐熱性と耐摩耗性が必要とされています。 これらには、鋼加工用の僧帽弁 (MV) 形状、高温合金旋削用の High-PIMS KCS10B PVD ​​材種、フライス加工用の KCK20B 材種、さらに鋼加工用の KENGold KCP25C CVD コーティング材種が含まれます。 Kennametal 氏によると、これらすべてにより、機械の故障のリスクが軽減され、生産率が向上し、機械のダウンタイムが減少し、全体的な生産性の向上につながります。

デジタル化とインダストリー4.0の進歩に合わせて、RFID、スマートツール、ロボットを使用してツールを強化し、機械の生産性を向上させるテクノロジーが進化したため、機械制御でも多くの作業が行われてきたと同社は述べた。 。

イリノイ州ホフマン・エステートにある Big Daishowa Inc. のアプリケーション エンジニア、Matt Hasto 氏によると、刃先交換式切削工具は、用途に応じて、標準的な超硬ソリッド丸工具よりも大きな利点を提供できます。 同氏は、同社の最新の ACT 200 および ACT 300 材種と新しい PVD ​​コーティングの面取り、背面座ぐり加工、エンドミル加工、正面フライス加工の用途を挙げました。

「PVD コーティングは標準的なコーティングとは異なります」と Hasto 氏は言います。 「これは超硬合金に含浸された多層ナノスケールの窒化チタンアルミニウムコーティングであり、耐摩耗性の向上、工具寿命の向上、生産性の向上を実現します。」

ビッグ大昭和の面取り工具は、特定の用途に合わせてパフォーマンスを最適化するために、いくつかの異なるタイプで提供されています。 複数のインサートを備えた小型カッターにより、最適な送り速度でプロファイルの面取りが可能になります。 他のカッターは、幅広い穴径にわたって内径の面取りを可能にする大きな面取りインサートを備えています。

同社によれば、刃先交換式センタリング工具は、刃先のみを交換する刃先交換式工具の経済性を備えた確かな工具性能を備えているという。 例えばCセンタリングカッターは、正面フライス、裏面取り、面取りができる多機能ツールです。

Big Daishowa の超高送り面取りミルの最新の進歩により、C カッター ミニ インサートが 2 つではなく 4 つになり、直径が大幅に小さくなり、より高いスピンドル速度が可能になりました。 ハスト氏によると、刃先の数が増えると送り速度が劇的に速くなり、切削時間の短縮とコスト削減につながります。

「C-Cutter Mini の用途は非常に汎用的で、主に面取りや正面フライス加工を極めて効率的かつ正確に行うことができます」とハスト氏は述べています。 「シングルインサートスタイルの裏面取り加工は、タップ穴から手を入れてワーク裏面から穴の面取りや座ぐり加工をするだけで簡単に行えます。」

C カッター ミニは、鋭い刃先を備え、チップの抵抗を軽減し、よりスムーズなミーリングを実現します。 サプライヤーによると、このコーティングは耐摩耗性を提供し、インサートを新しい刃に割り出す必要があるまでに実行できるサイクル数を増やします。

Big Daishowa には、穴を通してオフセットして下げ、フィーチャを生成するために再センタリングできるシングルインサート タイプ、小さな前面面取り用のセンタリング工具、および用途に応じて 5° ～ 85° まで角度を変更できるユニバーサル工具もあります。

ビッグ大昭和は、エンドミル、パイロットドリル、ヘリカルミーリング、ショルダーミーリングなど、滑らかで静かな加工を実現する高精度エンドミルを提供します。 刃先交換式ミルは、高い半径方向と軸方向の両方に鋭い切れ刃を提供し、スムーズで静かなエンドミル加工を維持するのに役立ちます。 BIG-PLUS デュアルコンタクト設計により、精密用途におけるより高い精度と剛性が可能になります。 すべてのモデルは、長距離または重量のあるアプリケーション向けに CKB 接続を含む追加のインサートを備えたモジュラーセットアップでも提供されます。

「標準的な R カッター フライスは、部品のエッジに沿ったバリを除去する鋭い切れ刃を提供するインサートを使用し、ワークピースの優れた表面仕上げを提供します」とハスト氏は述べています。 「この工具は、裏と表の用途向けにワークピースに放射状の面取りを作成します。スピード フィニッシャー カッターは、チップに 4 つの切れ刃を備えた大量の用途向けに設計されています。これは、事前に 4 回インデックス付けできるインサートで超微細仕上げを意味します。交換が必要なため、インデックス不可能なツールに比べて時間と費用を大幅に節約できます。

「当社のBF（バック座ぐり加工機）は一般に、オペレーターがワークピースや治具を反転させる時間をとらずに、ザグリ穴を生成するためにバックボーリングが必要なワークピースに使用されます。BFカッターは、穴を通るようにオフセットし、再センタリングし、穴を生成することができます。」 BF カッターは、サイズ M6 ～ M30、または 1/4 インチ～1 1/8 インチ (6.35 ～ 28.6 mm) のキャップ付きボルト穴の後座ぐり加工用に専用に設計されました。 「すべての鋼材（ステンレスを含む）、鋳鉄、アルミニウムに最適です。最新のインサート材種により、材料と条件に基づいて詳細な選択が可能になり、最高の表面仕上げと稼働時間を実現できます。」とハスト氏は述べています。

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