CNC マシニング フライス加工: パーツが仕様どおりに出荷されるかどうかを決定するツールパス戦略、材料パラメーター、および治具の決定

CNC マシニング フライス加工: 部品が仕様どおりに出荷されるかどうかを決定するツールパス戦略、材料パラメータ、および治具の決定

ポケットの深さは18mmです。幅は4mmです。長辺の壁は1.1mmです。材質は7075-T651です。 DFM レビューでは、「スロットの比率を下げるには、送り量を減らし、パスを増やす必要があります。壁の形状が機能的に制約されているかどうかを確認することをお勧めします。」という 1 つのフラグが返されました。

このフラグについては、反対する前に理解しておく価値があります。幅が 4 mm であるため、指定したコーナー半径を維持するには、エンドミルの最大直径が 3.2 mm になります。深さ 18 mm の 3.2 mm エンドミルは、長さ-対直径比 5.6:1 で稼働しています。-その比率では、工具は側面荷重の下でたわみます-。そのたわみは均一ではありません-。ポケットの上部よりも底部の方が大きくなり、テーパー壁が形成されます。テーパーは平行度の許容範囲内である可能性があります。そうではないかもしれない。いずれの場合も、たわみを制御するには送り速度を下げる必要があるため、サイクル タイムは 2 倍になります。

これはジオメトリ-プロセスの関係です。CNC加工・フライス加工決定がオンになります。機械がフィーチャーに到達できるかどうかではなく、ツールパス戦略、ツール選択、治具が部品を製造可能にするコストで吹き出しを保持できるかどうかが重要です。

ツールパス戦略: トロコイド ミーリングが従来の溝加工を上回る場合

CNC フライス加工トロコイドと従来のツールパス抽象的な最適化の質問ではありません。フィーチャーの形状と材質に基づいて、具体的な答えが得られます。

従来のスロット加工 - では、全幅のエンドミルをポケットに差し込み、- を横切ることで、工具をワークピースと継続的に接触させます。適度な深さのアルミニウムでは、これは機能します。問題は、スロットがカッター直径の 1.5 倍より狭い場合、または深さ-と幅の比率が 3:1 を超える場合に始まります。-。その時点で、切りくず排出性が低下し、切削熱がスロットの底部に集中し、その突き出し長さでの工具の剛性に対して半径方向のかみ合いが高すぎるため、工具がたわみます。

トロコイド ミーリング - の円弧ツールパスは、スロット幅に関係なく半径方向のかみ合いをカッター直径の 10 ～ 20% に制限します - により、3 つの問題すべてが同時に解決されます。噛み合い円弧が一定に保たれるため、刃当たりの切りくず負荷が一定に保たれます。工具が円弧ごとに切削から出るため、熱が逃げます。ラジアル力が従来のスロッティングケースの数分の一であるため、たわみが低下します。トレードオフはツールパスの長さです。トロコイド プログラムは同じ体積を除去するためにより多くの距離を移動します。しかし、7075-T651 では、トロコイドにより 1 回の操作でスロットの全深さの全深さのパスが可能になります。ここで、従来の溝加工では複数の深さの増分と 30 ～ 40% の低い送りが必要です。

実際のクロスオーバー ポイント: スロット深さ-対-幅の比が 2.5:1 を超える場合、またはスロット幅がカッター直径の 1.0 倍から 1.5 倍の間の場合に、トロコイドを使用します。アルミニウムの空きスロットで深さ-対-幅が 2.5:1 未満の場合、従来のツールパスの方が高速です。その上では、トロコイドによりサイクル タイムが節約され、より良い壁品質が得られます -。これは、スロット壁に平行度や真直度の吹き出しがある場合に重要です。

プランジ フライス加工 (插铣) は 3 番目のオプションで、主な制約が壁の品質ではなく材料除去速度である深いキャビティでの大量の粗加工という特定の使用例があります。-プランジフライス加工では、切削力が半径方向ではなく軸方向に向けられるため、工具がたわむことなくより大きな深さに対応できることになります。表面の仕上げは悪く、仕上げパスが必要ですが、荒加工で体積の 80% を除去する 7075{{12}T651 の深さ 30 mm のハウジング ポケットの場合、トロコイドと比較して、プランジ フライス加工は荒加工時間を 35 ～ 50% 短縮します。決定ルール: 深いフィーチャで壁の品質が必要な場合は、トロコイドです。広い深いキャビティで材料除去率が必要で、とにかく仕上げ加工する場合は、プランジを使用します。

材料-固有のフライス加工パラメータ: 本番環境で実際に実行されるもの

以下の表は、CNCフライス加工プロセスパラメータアルミニウムおよび定期的に使用するその他の教材CNC加工・フライス加工操作。これらはカタログ値ではありません -。これらは、スピンドル貫通クーラントを備えた、よくメンテナンスされた 5 軸および 3 軸マシニング センターでの使用値を反映しています。-

DC=カッター直径。パラメータは、アルミニウムおよびプラスチック上の鋭利なコーティングされていない超硬合金を想定しています。 TiAlN- スチールとチタンにコーティング。インコネルの粗面にセラミックを使用。

カタログ データにはめったに表示されませんが、生産では重要なパラメータの 1 つです。それは、主軸速度と薄肉フィーチャにおける部品の固有振動数との関係です。-高速スピンドルで 0.8 mm のアルミニウム壁をフライス加工していて、壁が欠けたりビビリマークが現れたりする場合、必ずしも速度を落とすことで解決できるわけではありません。速度を落とすと、スピンドルが壁の振動モードの調和周波数になる場合があります。主軸速度を ±15% - いずれかの方向 - で変更すると、送り速度を変更するよりも早くびびりを除去できます。これは理論ではありません。これは、プログラムの途中でチャタリングが発生した場合に、薄肉のアルミニウム製ハウジングに対して行う調整です。-

固定ロジック: 平面度と位置精度を決定するセットアップの決定

CNC加工・フライス加工複雑な部品の公差は機械の位置決め精度によって制限されません - 最新のマシニング センターは、制御された条件下で ±0.003mm の位置決め再現性を保持します。生産において達成可能な公差を制限するのは、部品がどの程度しっかりと保持されているか、基準面がどの程度一貫して接触しているか、クランプ力によってアンクランプ後に解放されるたわみが生じるかどうかなど、治具です。

複数の面に機械加工されたフィーチャーを持つ角柱部品の場合、固定方法と同じくらい固定順序が重要です。最初のセットアップでは、後続のすべての操作で部品の位置を特定するデータム サーフェス - を加工する必要があります。データム サーフェスが平坦でなく、下流フィーチャに必要な公差内で互いに平行ではない場合、後続のすべてのセットアップでそのエラーが継承されます。

最も頻繁に見られる特定の治具の故障モードCNCフライス加工最初の記事のジョブ: 以前の操作で加工されたデータム面のクランプ マーク。クランプが仕上げ面に直接押し付けられると、局所的な接触応力によって表面が弾性変形します - クランプを解除すると部品が跳ね返りますが、切削中の変形は、そのセットアップで加工されるフィーチャーが変位した基準に対して位置決めされていることを意味します。その結果、機械エラーのように見える位置エラーが発生しますが、実際には治具エラーです。この問題を解決するには、完成したデータム面ではなく、ストック、未加工の表面、または加工済みの犠牲パッドをクランプします。{4}}

すべての面が機能する部品の場合、- クランプに使用できる未加工の表面がない - オプションとしては、部品のプロファイルに合わせて機械加工されたソフト ジョー、一次データム面への真空固定、または部品本体に機械加工され、後で取り外されるねじ付きインサートを備えたサブプレートがあります。-各アプローチにはコストがかかります。どれも無料ではありません。正しい選択は、バッチ サイズと公差要件によって異なります。

表面仕上げ: 公差を超えずに Ra を指定する方法{0}}

CNCフライス加工による表面仕上げRa仕様これは、機械加工部品の最も一般的な締め過ぎの吹き出しです。{0} Ra 0.8µm は、制御された仕上げフライス加工パスで達成可能で、ほとんどの合わせ面、シール溝、および一般的なエンジニアリング表面に適しています。 Ra 0.4µm を指定すると、送りを抑えた場合の専用の仕上げパスが追加されます。 Ra 0.2µm 以上を指定するには、フライス加工に加えてラッピングまたは精密研削作業が必要になります。- 別のプロセスとなり、コストとリードタイムに別の影響が生じます。

フライス加工の Ra 値には方向性があります。送りマークが送り方向に沿って配向されているため、表面は送り方向に平行よりも垂直の方が滑らかです。部品にガスケットと接触するシール面がある場合、関連する Ra は送り方向に沿ったものではなく、送り方向を横切る値になります。 CMM- が報告した Ra 値が意味のあるものとなるためには、測定方向が機能接触方向 - と一致する必要があり、これは図面上で指定するか、販売店に確認する必要があります。

アルミニウムの Ra 測定値に影響を与える詳細の 1 つは、切削インサートのノーズ半径またはエンドミルの端部形状です。仕上げ工具のコーナー半径が大きいほど、隣接するパス間に残されたピークであるスカラップ高さ - - が低くなるため、同じ送り速度でより滑らかな表面が生成されます。輪郭のある表面を仕上げるボールエンドミルの場合、Ra はステップオーバーの 2 乗をボール半径で割った値に直接比例します。-ステップを半分にすると、ホタテ貝の高さが 4 分の 1 に減少します。-これが、アルミニウムハウジングの輪郭のある表面仕上げが、同じ Ra 仕様の平面仕上げよりも時間がかかる理由です。

MID のフライス加工能力と DFM プロセス

私たちのCNC加工・フライス加工プログラムは 3- 軸と 5- 軸マシニング センターで実行され、フィーチャー タイプごとにツールパス戦略が選択されます。深く狭いスロットにはトロコイド、大容量キャビティにはプランジ荒加工、複合輪郭面には同時 5 軸が使用されます。単一のツールパス テンプレートをすべてのジョブに適用するわけではありません。戦略は、STEP ファイルごと、操作ごとに書き込まれます。

のためにCNCフライス加工アルミニウム - チタン、ステンレス、インコネル、PEEK - 以外の材料の場合、加工計画には工具交換間隔、加工中の測定点、仕上げパス前の熱安定化要件が含まれます。-のために精密フライス加工された部品公差が ±0.01mm 未満の場合、検査計画は最初の部品を切断する前に作成されます。切断後ではありません。

STEP ファイルを弊社まで送信してください。 プロセスエンジニアリングチーム書面による DFM レビューが必要です。プログラムが引用される前に、ジオメトリの競合、ツール アクセスの問題、公差リスクにフラグを立てます。- は 24 時間以内に返されます。コミットメントは必要ありません。すでに他の場所で生産されている部品で不適合が生じている場合は、既存のプロセス計画を見直して根本原因を特定できます。-まずはbishenprecision.comから始めてください。

よくある質問

小さな工具操作やサイクル タイムの延長を避けるために、深いフライス加工ポケットではどのコーナー半径を指定する必要がありますか?{0}}

ポケット深さ D の場合、最小内隅半径 D/4 - を指定し、設計で許容される場合は D/3 に進みます。深さ 15mm- のポケットでは、最小 R3.75。 R5の方が良いですよ。コーナーの半径は、コーナーを加工できる最小の工具の半径と同じです。小さな工具は、特に切削抵抗が大きい材料の場合、動作が遅くなり、たわみが大きくなり、破損することが多くなります。 15 mm ポケットの R2 コーナーでは、パラメータを下げて 4 mm エンドミルを使用する必要があります - それらのコーナーだけでサイクル タイムが 25 ～ 40% 追加されます。コーナーのジオメトリに機能上の制約がない場合、半径を R5 に拡大しても図面に何もコストがかからず、小さな工具の問題も完全に解消されます。-

150mmのアルミニウム面を研削せずに±0.005mmを保持できますか?

平面度コールアウトでは、はい、-、測定前にフィニッシュ フライ カット パスと熱安定化を行います。- 2 つの面間の平行度の吹き出しでは、両方の面が同じデータムから同じ設定で加工されている場合は、はい - です。そのため、平行度は再固定ではなく機械の軸ジオメトリによって確立されます。-。 150mm 全体で ±0.005mm の厚さのコールアウトの場合、答えは加工前の素材の平坦度と測定時の熱状態によって異なります。アルミニウムは 100mm あたり 1 度あたり 23µm 膨張します - 基準温度より 2 度高く測定した 150mm の部品は、実際よりも 0.007mm 厚くなります。機械加工は可能です。 ±0.005mmを安定して検証することが困難となる測定条件です。

複雑な部品の場合、いつ 3 軸フライス加工から 5 軸フライス加工に切り替える必要がありますか?

フィーチャー セットが 3 軸機械上で 3 つ以上のセットアップを必要とし、それらのセットアップに完成または半完成データム面からの再固定が含まれる場合。-すべての再-治具には、治具の設計と再現性によって異なりますが、データム{6}}の転送誤差 - が通常 0.005 ～ 0.015 mm 発生します。異なる面のフィーチャ間の位置公差が ±0.01 mm の部品では、3 つの再フィクスチャによって、スピンドルが開始する前に公差バジェットを脅かすほどの誤差が蓄積されます。- 5 軸同時加工により、1 回のセットアップで複合角の特徴を実現することにより、再治具が不要になります。- 5- 軸のコストプレミアム（通常、3 軸よりも時給が 25 ～ 40% 高い）は、多くの場合セットアップ時間で回収され、ジオメトリで 4 つ以上の 3 軸セットアップが必要となる部品のスクラップを削減します。

薄肉アルミニウム部品のフライス加工面にビビリマークが見られる場合の正しいアプローチは何ですか?{0}}

まず、治具を除外します。チャタリングがクランプ位置に隣接するフィーチャにのみ現れるかどうかを確認します。これは、ツールではなくクランプが部品の共振を励起していることを示唆しています。ビビリが表面全体で均一である場合、問題は工具-ワークピースのダイナミクスです。送り速度を変更する前に、スピンドル速度を ±10 ～ 15% 変更してみてください。- 壁の共振周波数を避ける速度でスピンドルを設定する方が、送りを減らすよりも高速な場合がよくあります。ビビリが続く場合は、仕上げ工具の溝の数を増やしてください（この用途では、アルミニウムの場合は 2 溝ではなく 4- 溝）、切削ゾーンでの減衰を高めます。これらのどれも機能しない場合は、壁に追加の固定具サポートが必要です。裏打ち固定具か、薄壁の仕上げパスの前にポケットにワックスを詰める充填キャビティアプローチのいずれかです。