CNC 旋盤機械用のさまざまなタイプの旋盤切削工具と用途

旋盤工具は部品製造における旋盤加工に特有の、古くても多様な工作機械です。 旋盤工具にはいくつかの種類があり、それぞれ構造、材質、機能などが異なり、用途も異なります。

部品の品質は、設計、特性、機能の理解レベルに応じて、さまざまな旋削工具を使用して達成できます。 したがって、この記事では、旋盤で使用されるさまざまな切削工具の分類と、適切な切削工具の選択方法について説明します。

旋盤とは何ですか?

「すべての機械の母」とも呼ばれる旋盤は、13 世紀に遡る古くて多用途な機械です。^th エジプトの世紀。 金属や木材などの材料を成形するのに機能し、保持および回転機構を使用して動作します。

旋盤には固定切削工具が取り付けられており、回転するワークピースの一部を除去し、製品設計に従って成形されたワークピースを残します。

CNC旋盤の種類

旋盤 CNC旋盤、スピード旋盤、タレット旋盤、エンジン旋盤など様々な種類があります。 CNC 旋盤は自動化されており、精度と効率を実現します。 スピード旋盤は軽い作業に最適で、操作が簡単なため木工加工によく使用されます。 エンジン旋盤は、幅広い用途に適した多用途の汎用機械として機能します。 一方、タレット旋盤は迅速な工具交換に最適であり、大量生産の効率を高めます。 特に複雑なデザインの製品の取り扱いを得意としています。

旋盤の主要部品

旋盤の主要部品は主軸台、心押し台、ベッド、主軸、モーター、刃物台です。 の ベッドは旋盤のベースを形成し、すべての旋盤切削工具が取り付けられる部分です。

主軸台は機械の左側にあり、主な動作が行われる場所です。 モーターが発生する動力が加わる主軸を保持します。 心押し台は機械の右側にあり、ベッドに沿って移動し、ワークを支持することで安定性をもたらします。

旋盤モーターはベッドの下、主軸台近くの左側にあります。 電気式 (最も一般的) または油圧式で、必要な電力を生成します。 最後に、刃物台は旋盤の高さと回転の調整を担当します。

分類 1: 基本 旋盤工具の種類

旋盤とは何かを理解した上で、旋盤切削工具が一般的にどのように分類されているかを確認することが重要です。 この分類は、設計対象となる特定の機械加工または切断操作を中心に展開されます。

旋削工具

旋盤の旋削工具は、回転するワークピースの一部を長さに沿って除去し、直径が減少した最終部品を形成します。 旋削工具には荒加工と仕上げ加工のXNUMX種類があります。 CNC旋盤加工.

• 荒ターニングツールは、加工中の最大圧力に耐えることができる研削角度により、ワークピースから余分な材料を除去します。
• 一方、仕上げ旋削工具はワークピースの小さな部分しか除去できず、滑らかで正確な仕上げの最終部品が得られます。

フェーシングツール

旋盤フェーシング工具は、側面切れ刃を特徴とする従来の正面フライス工具と設計が似ています。 これは、速度などのパラメータに応じて滑らかなまたは粗い表面を生成するためにワークピースから材料の層を除去する仕上げ作業に適用できます。 右向きツールと左向きツールの XNUMX つのタイプがあります。

• 右勝手工具はワークの右側で機能します。
• 一方、左向きツールはワークの左側で機能します。

いずれにせよ、面ツールは部品上に平坦な表面を作成するのに適用できます。

ボーリング工具

超硬ボーリング工具は、特徴的なボーリングバーと先端に切削工具が付いています。 単一の切れ刃を特徴とするシングルポイントボーリングバーと、複数の切れ刃を備えた多点ボーリングバーのXNUMX種類があります。

旋盤に取り付けられたボーリング工具は、既存の穴を拡大したり、ワークピース内に内部形状を作成したりするのに使用できます。

面取り工具

面取りツールは、ワークの角に面取り、つまり斜めのエッジを作成するために機能します。 これらは高速度鋼や超硬などの材料で作られており、単一角度、可変角度、刃先交換式面取りツールという XNUMX つの異なるサブタイプがあります。

• 単一角度の面取りツールを使用すると、カットの全長に沿って一定の角度を持つ面取りを作成できます。
• 可変角度面取りツールを使用すると、面取り角度を調整でき、機械工は複数の角度の面取りを作成できます。
• 刃先交換式面取りツールは交換可能なインサートを備えているため、角度を変更することができ、面取りプロセスの柔軟性が向上します。

旋盤工具をワークに対して直角に設置して面取り加工を行うことも可能です。 ただし、傾斜角度をあまり高く設定すると時代遅れになる可能性があるので注意してください。

ねじ切り工具 

これらのタイプの旋盤カッターは、円筒状のワークピースにスパイラルねじパターンを作成するのに適用できます。 ねじ山の角度を決定するノーズ角度と、ねじ山のピッチを決定する断面を持っています。 ねじ切り工具には、内ねじと外ねじの XNUMX 種類があります。

• 雌ねじ切り工具またはタッピング工具は、穴にねじを作成します。
• ワーク表面にねじ山を作るための外径ねじ切り工具です。

ねじ切り工具は、ボルトやナットなどの部品のねじ切りやタッピング（ねじ切り加工）に適しています。 めねじ).

ローレット加工ツール

ローレット工具は、エンボスパターンを有する XNUMX つ以上の金属回転ホイールを備えた別のタイプの切削工具です。 エンボス部分によって種類があり、一般的には直線の模様を付ける「ストレートローレット」と、斜めや菱形の模様を付ける「斜めローレット」のXNUMX種類があります。

ローレット加工ツールは、グリップ力や美観を向上させるためにワークピースの表面に隆起パターンを作成するのに使用できます。

分類 2: 特化型 旋盤切削工具

CNC 旋盤用の特殊なタイプの切削工具は、設計と用途の点で標準的なカッターよりも優れており、特定の加工要件に適しています。 それらには次のものが含まれます。

成形工具

成形工具は旋削工具と溝入れ工具を組み合わせて作られており、複雑な形状の部品の作製に適しています。 特定の形状に合わせてカスタマイズされたプロファイルがあり、より正確で生産効率が高くなります。

成形ツールは以下の分野に適しており、重要です。 CNC精密加工 凹凸形状の輪郭加工や歯車など高精度・高精度が要求される部品の加工に人気です。

テーパー旋削工具

テーパー旋削工具はテーパー面を加工するために設計されており、ワークピースの直径を縮小または拡大することに適しています。 ワークの長さに沿って直径が変化するテーパーシャフトの製造に優れており、さまざまな加工に不可欠な円錐形の形状を作成するのに重要です。 機械加工作業。 これらのツールは、自動車、航空宇宙、製造業界、特にシャフト、コーン、ノズルなどのコンポーネントの製造に不可欠です。

テーパータ​​ーニングツールの主な特徴は、角度を調整できる刃先です。 オペレータは、ワークピースの特定の要件を満たすために、旋盤の軸に対してこのエッジをさまざまな角度に設定できます。 この調整機能により、機械工はさまざまな材料やサイズを正確に成形できるため、これらのツールは精密エンジニアリングやカスタム部品の製造において貴重な資産となります。

溝入れ工具

溝入れ工具は、円筒面のワークに溝を入れるのに適しています。 旋盤によって形状はいくつかありますが、一般的なのはV字型と角型の切削工具です。

溝入れツールは狭い刃先を備えているため、ワークピースに特定の切り込み深さでスロット、溝、または突切りを作成するのに適しています。 さらに、切削ゾーンから効率的に切りくずを排出します。

分類 3: 材料に基づく CNC 旋盤ツール

金属旋盤用の切削工具は、その材料構成に基づいて分類することもできます。 さまざまなタイプの旋盤工具の製造に使用される一般的な材料は次のとおりです。

高速度鋼

ハイス鋼で作られた旋盤用切削工具は硬く、強度があり、耐摩耗性に優れています。 この材料には炭素、タングステン、クロム、バナジウムなどの元素が含まれており、約 588 ℃の温度で良好に機能します。⁰C.

高速度鋼 (HSS) 工具は手頃な価格であり、その汎用性により、荒加工や中仕上げ加工などの中速旋盤加工で人気があります。 ただし、高速加工には不向きであり、頻繁な工具交換が必要です。

炭化物

超硬旋盤カッターは、その並外れた硬度と耐久性が際立っており、従来の高速度鋼工具を上回ります。 メーカーは、タングステン、カーボン、バナジウム、クロムなどの元素を追加することで、これらの特性を強化できます。 さらに、酸化アルミニウムや窒化チタンなどの材料のコーティングを適用すると、その効果がさらに高まります。 その主な利点は、高い加工温度でも鋭い刃先を維持できることであり、高速かつ重負荷の加工用途に最適です。

超硬工具はステンレス鋼や鋳鉄などの硬質材料の切断に優れ、表面仕上げと精度が向上します。 寿命が長く、より困難な作業にも対応できるため、工具交換の頻度が減り、全体的な生産性が向上します。 初期費用は高くなりますが、寿命が長く効率が良いため、産業用としてはコスト効率が高くなります。

ダイヤモンド

旋盤用ダイヤモンド工具は最も硬い材料として知られており、精密加工において比類のない性能を発揮します。 その主な利点は優れた耐摩耗性であり、高い切断速度でも長期間にわたって切れ味と精度を維持できます。 これらの工具は、複合材料、アルミニウム合金、セラミックなどの研磨性の高い材料の加工に最適で、滑らかな仕上げと寸法精度を保証します。

航空宇宙やエレクトロニクスなど、超微細な仕上げが必要な業界で特に高く評価されています。 耐久性により工具交換の回数が減り、ダウンタイムが減少するため、初期コストは高くなりますが、費用対効果の高い選択肢となります。

セラミック

セラミック CNC 旋盤カッターは、優れた耐熱性と耐久性を備えており、焼入れ鋼、ニッケル基合金、チタンなどの難削材の高速加工に最適です。 高温下での摩耗や変形に対する耐性により、工具寿命の延長と一貫した性能が保証されます。 これらの工具は研磨加工環境で特に有益であり、工具の交換頻度を大幅に削減します。

また、優れた化学的安定性を示し、さまざまな材料との副作用を防ぎます。 当初は高価ですが、寿命が長く、要求の厳しい用途での効率が高いため、航空宇宙や自動車製造などの業界では費用対効果の高いソリューションとなります。

立方晶窒化ホウ素

立方晶窒化ホウ素 (CBN) 旋盤工具は、ダイヤモンドに次ぐ硬度と耐摩耗性で知られており、硬質材料の加工に最適です。 高い熱安定性により高温の機械加工プロセスの効率が保証され、化学的不活性によりさまざまな金属との安全な相互作用が可能になります。 これらの工具は、焼入れ鋼の加工、高速用途、仕上げ加工に特に効果を発揮し、高品質の表面仕上げと精度を実現します。

初期コストは高くなりますが、工具寿命が延長され、交換の必要性が減るため、CBN 工具は、特に高生産環境において、長期的には経済効率が高くなります。 耐久性により性能が向上するだけでなく、工具交換時間が短縮され、製造プロセスがさらに合理化されます。

分類 4: 適用速度に基づく CNC 旋盤ツール

旋盤旋削工具は、加工プロセス中の送り方向に応じて分類できます。

右手用ツール

右手の工具は、右から左に移動しながらワークピースから材料を除去します。 CNC 加工用のほとんどの旋盤ツール ビットは右勝手設計になっており、より安価なオプションになります。 さらに、チャックに向かって切削し、切りくず形成がツールから離れるため、効果的な切りくず排出が向上します。 これらは一般に旋削工具とフェーシング工具であり、旋削部品、ねじ切り、およびワークピース端の平坦面の作成に適用できます。

左手用ツール

左旋盤のカッターは、左から右に移動しながらワークピースから材料を除去します。 一般的ではないため、より高価です。 さらに、チャックから遠ざかるように切削されます。これは、切りくずの形成がチャックに向かうことを意味します。 それにも関わらず、これらはワークピースの背面に後ろ向きの旋削や鋭い肩を作るのに適しており、サブスピンドル チャックでは把握できない短いワークピースに最適なオプションです。 

ラウンドノーズツール 

ラフノーズツールは先端が細く、サイドすくい角やバックすくい角がありません。 したがって、右方向または左方向の切断に適しています。 これらは、滑らかな仕上げの複雑な輪郭をもつ部品の作成や、曲面の輪郭や角の丸み付けに適用できます。

分類 5: 構造に基づく CNC 旋盤ツール

旋盤工具もその構造から大きくXNUMX種類に分類されます。 これらは：

単体ツール

超硬、ハイス、セラミック等の単一素材を一体構造としたものです。 それらは特定の形状、サイズ、幾何学的形状を持ち、非常に強力です。 したがって、これらは標準的な機械加工作業に最も適用可能なタイプの旋盤工具です。

溶接旋盤切削工具

溶接は、CNC 旋盤用の切削工具の製造における重要なプロセスであり、異なる材料の接合を伴います。 この技術により、カスタム形状の作成、新しい用途に合わせた既存の工具の変更、および切削インサートの交換が可能になります。 その結果、コスト効率が高く多用途なソリューションが得られ、新しい部品や複雑な部品にツールを適応させる必要があるシナリオで特に役立ちます。 溶接切削工具は、頻繁に修正が必要な環境で特に普及しています。

クランプ旋盤切削工具

仮接合法を使用して旋盤ツールをクランプします。 これらは、より簡単なインサート交換と複数の切れ刃を備えたインサートの使用を促進するため、器用な工具オプションです。 その結果、旋盤で使用される交換可能な工具ビットが常に必要となる作業に適用できます。

旋盤工具を選択する際の考慮事項

機械加工を成功させるために旋盤工具を選択する際には、次の要素を考慮してください。

ワークの材質と特性

効率的に加工するには、切削工具の材料組成はワークピースの材料よりも強く、耐久性があり、硬くなければなりません。 この点を怠ると、工具が欠けたり破損したりする可能性があります。 たとえば、チタンなどの硬い材料を加工するには、ダイヤモンドなどのより硬い材料で作られた工具が必要となり、高速度鋼 (HSS) のオプションよりも効果的です。

希望の表面仕上げと公差

望ましい表面仕上げと公差によって、旋盤工具の切れ味やすくい角などの特性が決まります。 たとえば、滑らかな表面仕上げを実現するには、すくい角が高く、刃先が鋭い金属旋盤工具が適しています。 一方、超硬のような寸法が安定した小さな材料を使用すると、厳しい公差を達成できます。

切削速度、送り、切込み深さ

旋盤工具の強度と分類を決定するため、操作の切削速度、送り速度、切削深さを考慮することが重要です。 たとえば、コーティングされた、または超硬やダイヤモンドで作られた一体型工具は、強度、硬度、耐久性に優れているため、高い切削速度と送り速度に優れています。 切込み深さが大きいということは、良好な切りくず排出機構を備えた工具の長さが必要であることも意味します。

工作機械の機能と制限

旋盤の能力は、生産サイクル タイムと旋削工具の適切な使用に影響を与える可能性があります。 たとえば、大規模な作業で使用される剛性の高い装置には、より高い切削抵抗と作業条件に対応できる超硬などの強力な材料で作られた旋盤カッターの使用が必要になります。 さらに、旋盤内に複数の工具保持装置を備えた一部の機械では、複数の旋盤工具の使用が促進され、生産サイクル タイムの短縮につながります。

旋盤切削工具の技術的進歩

工具製造におけるいくつかの技術的進歩により、工具ビットの生産性が向上し、工具の精度、効率、多用途性が向上しました。 いくつかの進歩は次のとおりです。

先端材料

現在、性能を向上させるために、硬度、熱安定性、靱性、耐摩耗性などの特性を強化した先端材料の使用が増加しています。

一般的な先端材料は、高性能超硬グレードと窒化ケイ素やアルミナなどのセラミックです。 また、TiAlN (窒化チタンアルミニウム) や AlTiN (窒化アルミニウムチタン) などのコーティングは、機械的特性が向上しているため、現在、旋盤工具の製造において一般的です。

改善されたツールのジオメトリ

独自の形状を特徴とする最新の旋削工具は、加工効率を高めるために旋盤で使用されています。 これらのツールにはチップブレーカーなどの進歩が組み込まれており、切りくず排出と表面仕上げが向上します。 さらに、その設計には可変のねじれとピッチが含まれており、これにより旋盤加工中​​の振動が大幅に低減され、安定性が向上します。

コンピュータ支援設計 (CAD) とシミュレーション

旋盤切削工具メーカーは、CAD ソフトウェアとシミュレーション ツールを使用して、仮想的に工具のプロトタイプを作成し、形状を最適化できます。 これにより、ツールのパフォーマンスを本番前に予測できるようになります。

さらに、有限要素解析 (FEA) を使用すると、メーカーはさまざまな加工条件下での旋削工具の動作をシミュレーションできます。 その結果、より強力で効率的なカッターの開発が可能になります。

センサーの統合

旋盤用の一部のツールビットにはセンサーが統合されており、メーカーは温度や振動などのパラメーターをリアルタイムで監視できるようになりました。 その結果、工具を最適化し、工具の摩耗を軽減し、その使用効率を高めることが可能になります。

積層造形

積層造形技術は、旋盤用の複雑でカスタマイズされた切削工具を製造するのに役立ちます。 この革新により、特定の加工ニーズに合わせて調整された、複雑な設計の特殊工具の作成が簡素化されます。

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結論

この記事では、旋盤工具のさまざまな形状、構造、材質を詳しく掘り下げ、これらの違いが用途や最終製品の品質にどのような影響を与えるかを強調します。 機能、構造、デザイン、その他の基準に基づいてツールを分類することで、さまざまな種類のツールについての理解を深めることを目的としています。

この記事を読むと、ニーズに合った適切なツールを選択できるようになります。 さらに、旋盤工具加工のカスタム ソリューションが必要な場合、または特注の機械加工部品が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。 私たちはあなたをお手伝いするためにここにいます プロジェクトを始める.

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