市場の競争力と、部品をより効率的かつ迅速に製造および機械加工することへのプレッシャーにより、焦点は従来の機械加工から高速機械加工 (HSM) に移っています。高速加工では、より高いスピンドル速度、より高い送り、および切削速度を使用して、より高い材料除去率を達成する必要があります。 HSM は、生産性の向上、サイクル タイムの短縮、ツールの寿命の効率的な向上に役立ちます。
アルミニウムは最高の機械加工性を備えており、さまざまな産業、特に航空宇宙産業や自動車産業での用途は、過去数年間で大きく成長しました。そのため、アルミニウムのフライス加工プロセスをより効率的かつ生産的にしたいという要望により、さまざまな業界で高速機械加工プロセスが採用されています。ただし、プロセスを安全かつ効率的にするために処理する必要があるアルミニウムのフライス加工には、いくつかの課題があります。これらの課題のいくつかは次のとおりです。
- 高速加工では、サーフェスとツールの境界面で高熱が発生します。この熱により、アルミニウムが加工硬化し、その後の機械加工やフライス加工が困難になる可能性があります。これを克服するには、冷却戦略を採用する必要があります。
- 高速加工 より高い切削速度を意味し、びびりやびびりが大きくなります。これらの振動は工具寿命に悪影響を及ぼし、アルミニウム部品を損傷する可能性もあります。したがって、高速機械でフライス加工装置を実行する際に使用されるツールのバランスと設計には特別な注意が必要です。
- フライス加工中の切削速度が高いということは、工具とワークピースにかかる切削力が大きくなることを意味します。これらのより大きな力は、ツールの取り扱いをより複雑にする可能性があります。適切に行わないと、ツールがハンドラーから外れて、機械だけでなくオペレーターにも損傷を与える可能性があります。
- 高速加工の操作には、従来機以上の熟練が必要です。熟練していないオペレーターや技術者は、有害であることが判明する可能性があります。
これらの課題が克服され、オペレーターの安全が確保されると、高速加工のメリットを享受できます。効率的な加工プロセスの最も重要な特性は、送り速度です。送り速度が高いほど、機械加工プロセスの生産性が向上します。高速加工が従来のフライス加工と異なる点の 1 つは、HSM で達成できるより高い送り速度です。さらに、アルミニウムの高い機械加工性により、他の金属や複合材と比較して、そのフライス加工の効率と生産性が向上します。アルミニウムのこの好ましい特性は、航空宇宙および自動車産業での使用に有益です。より高い材料除去率により、フライス加工プロセスがより迅速かつ効率的になります。大量の材料除去が必要な自動車部品や航空宇宙部品の生産では、高速フライス盤を使用すると生産性が向上します。
高速フライス盤を使用する際に考慮すべき重要な点は、切削点での温度上昇です。調査によると、供給速度が増加すると温度が上昇することが示されています。これにより、加工硬化によって材料の機械的特性が変化する可能性があります。これにより、機械的強度が向上し、機械加工性が低下します。この課題を克服するには、クーラントを使用する必要があります。アルミニウムの好ましい特性は、速度が一定のポイントを超えて上昇すると、最終的に温度が低下することです。最初は、送り速度の増加に伴い、切断面の温度が上昇します。温度が最大値に達した後、さらに送り速度を上げると、温度が低下します。冷却剤の必要量が少なく、材料の機械的特性が影響を受けないため、この低温はアルミニウムのフライス加工プロセスに適しています。
のもう一つの利点 アルミフライス 高速加工を使用すると、薄い切りくずが生成されます。切削工具の小径化により切削速度が速くなるため、フライス加工で発生する切りくずは薄くなります。これらの薄い切りくずに寄与するもう 1 つの要因は、アルミニウムの機械加工性です。この柔らかい金属は、チタン、クロム、タングステン合金などの他の合金や金属とは異なり、機械加工が容易であるため、高速でより薄い切りくずを生成します。これらの薄いチップは、放熱に役立つため、フライス加工に適しています。切りくずは切断点から熱を伝達するため、加工硬化の可能性が減少します。そうしないと加工硬化したこの材料は、工具を劣化させ、工具を破損させたり、工作物自体に損傷を与えたりする可能性があります。
高速フライス盤では、アルミニウムのフライス加工中に切削工具の直径を小さくすることも可能です。従来のフライス加工では、より大きな直径の切削工具が低速のスピンドル回転速度で使用されます。ただし、HSM の場合、直径の小さい切削工具が使用されるため、アルミニウム ワークピースの切削深さが浅くなります。直径を小さくすると遠心力が制限されるため、これは好ましいことです。これらの遠心力は工具のバランスを崩し、工具の取り扱いを複雑にする原因となります。遠心力の大きさが臨界値を超えて増加すると、工具が機械から外れて作業者や工作物に損害を与えたり、工具自体が破損したりする可能性があります。先に説明したように、この切削工具の直径の減少は、薄い切りくずの生成にも関与しています。
結論として、HSM によって提供される高速の材料除去は、アルミニウム フライス加工プロセスの効率と生産性を向上させるだけでなく、フライス盤と機器の寿命も大幅に延ばします。アルミニウムフライス加工中の切削速度が速いと、工作物と工具への熱伝達が大幅に減少します。この熱の伝播の減少により、そうでなければツールまたはワークピースに現れる熱応力が減少します。また、加工硬化のプロセスが緩和されるため、機械加工が容易になり、工具の摩耗が減り、工具の寿命が延びます。