1. 三角関数を使用してわずかな深さを取得します。
精密機械加工業界では、第 2 レベルの精度が必要な内円と外円を持つコンポーネントを扱うことがよくあります。ただし、切削熱やワークピースと工具間の摩擦などの要因により、工具の摩耗が発生する可能性があります。さらに、角型ツールホルダーの繰り返し位置決め精度は、完成品の品質に影響を与える可能性があります。
正確な微細深化という課題に対処するために、旋削プロセス中に直角三角形の反対側と斜辺の関係を活用できます。必要に応じて縦方向ツールホルダーの角度を調整することで、旋削工具の水平方向の深さを効果的に微調整することができます。この方法により、時間と労力が節約されるだけでなく、製品の品質が向上し、全体的な作業効率が向上します。
たとえば、C620 旋盤の刃物台のスケール値は 1 グリッドあたり 0.05 mm です。横方向の深さ 0.005 mm を達成するには、正弦三角関数を参照します。計算は次のとおりです。sinα = 0.005/0.05 = 0.1、つまり α = 5°44' となります。したがって、刃物台を 5°44' に設定すると、縦方向の彫刻ディスクが 1 グリッド分移動すると、旋削工具の横方向の調整が 0.005 mm になります。
2. 逆回転加工技術の3つの応用例
長期にわたる生産実践により、リバースカット技術が特定の旋削プロセスで優れた結果を生み出すことができることが実証されています。
(1) 逆切りねじの材質はマルテンサイト系ステンレス鋼です。
ピッチ 1.25 および 1.75 mm の内ねじおよび外ねじワークを加工する場合、ワークピッチから旋盤のねじピッチを差し引くため、得られる値は割り切れません。相手ナットのハンドルを持ち上げて工具を引き抜いてねじ山を加工すると、ねじ山加工が不均一になることがよくあります。通常の旋盤にはランダムなねじ切りディスクが備わっておらず、そのようなセットを作成するには非常に時間がかかる場合があります。
そのため、このピッチのねじの加工方法は低速正転加工が一般的です。高速ねじ切りでは工具を引き抜く時間が十分に取れないため、生産効率が低下し、旋削加工中に工具が噛み合うリスクが高まります。この問題は、特に 1Cr13 や 2Cr13 などのマルテンサイト系ステンレス鋼材料を低速で加工する場合、顕著な工具のぎらつきにより表面粗さに大きく影響します。
これらの課題を解決するために、実際の加工経験から開発されたのが「スリーリバース」切断法です。この方法には、工具の逆ロード、逆切削、工具の逆方向への送りが含まれます。工具がワークピースから出るために左から右に移動するため、全体的に優れた切削性能が効果的に実現され、高速ねじ切り加工が可能になります。その結果、この方法では高速ねじ切り加工中の工具の引き抜きの問題が解消されます。具体的な方法は以下の通りです。
加工を開始する前に、リバースフリクションプレートスピンドルを少し締めて、リバース開始時に最適な速度を確保します。糸切りを位置合わせし、開閉ナットを締めて固定します。カッター溝が空になるまで低速で正転を開始し、適切な切り込み深さまでねじ回しツールを挿入し、方向を逆転させます。このとき、旋削工具は左から右へ高速で移動するはずです。このように数回の切削を行うことで、面粗さが良く、精度の高いねじが得られます。
(2)逆ローレット加工
従来の順ローレット加工では、鉄粉や破片がワークピースとローレット工具の間に簡単に挟まりやすくなります。この場合、ワークに過度な力が加わり、パターンのズレやパターンの潰れ、ゴーストなどの不具合が発生することがあります。しかし、旋盤スピンドルを水平に回転させて逆ローレット加工を行う新しい方法を使用することにより、前進操作に伴う欠点の多くを効果的に回避でき、全体的な結果が向上します。
(3) 管用テーパ内ねじ・外ねじの逆回転
精度要件が低く、生産バッチ数が少ないさまざまな管用内外テーパーねじを旋削する場合、ダイカット装置を必要とせずに、リバースカットと呼ばれる新しい方法を使用できます。切断中に、手で工具に水平方向の力を加えることができます。管用テーパ外ねじの場合、これは工具を左から右に動かすことを意味します。この横方向の力は、大きな直径から小さな直径に進むにつれて、切り込み深さをより効果的に制御するのに役立ちます。この方法が効果的に機能する理由は、工具を叩くときに加えられる予圧によるものです。この反転操作技術の旋削加工への応用はますます広がっており、さまざまな特殊な状況に柔軟に対応できます。
3. 小穴加工の新たな作業方法と工具の革新
0.6 mm より小さい穴を開ける場合、ドリルビットの直径が小さいため、剛性が低く、切削速度が遅いため、特に耐熱合金やステンレス鋼を加工する場合、大きな切削抵抗が発生する可能性があります。結果として、このような場合に機械式伝達送りを使用すると、ドリルビットの破損が容易に発生する可能性があります。
この問題に対処するには、シンプルで効果的なツールと手動供給方法を採用できます。まずは純正ドリルチャックをストレートシャンクフローティングタイプに改造します。使用時は小型ドリルビットをフローティングドリルチャックにしっかりとクランプし、スムーズな穴あけが可能です。ドリルビットのストレートシャンクはプルスリーブにぴったりとフィットし、自由に動くことができます。
小さな穴をあけるときは、ドリルチャックを手でそっと握ると、手動で微小送りができます。この技術により、品質と効率の両方を確保しながら小さな穴を素早く穴あけできるため、ドリルビットの耐用年数が長くなります。改良された多目的ドリルチャックは、小径のめねじやリーマ穴などのタップ加工にも使用できます。より大きな穴を開ける必要がある場合は、プルスリーブとストレートシャンクの間にリミットピンを挿入できます (図 3 を参照)。
4. 深穴加工の防振
深穴加工では、穴径が小さく、ボーリングバイトの形状も細いため、直径Φ30～50mm、深さ1000mm程度の深穴部品を旋削する際には振動が発生します。この工具の振動を最小限に抑えるための最も簡単で効果的な方法の 1 つは、布強化ベークライトなどの材料で作られた 2 つのサポートを工具本体に取り付けることです。これらのサポートは穴と同じ直径である必要があります。切削プロセス中、布で強化されたベークライト サポートが位置決めと安定性を提供し、工具の振動を防ぎ、高品質の深穴部品が得られます。
5.小型センタードリルの折損防止
旋削加工において、1.5mm（Φ1.5mm）未満のセンター穴をあける場合、センタードリルが折れやすくなります。破損を防ぐ簡単で効果的な方法は、中心穴を穴あけするときに心押し台のロックを避けることです。代わりに、穴を開けるときに心押し台の重量によって工作機械のベッドの表面に摩擦が生じるようにしてください。切削抵抗が過大になると心押し台が自動的に後退し、センタードリルを保護します。
6. O型ゴム金型の加工技術
O型ゴム型を使用する場合、雄型と雌型の位置ずれがよく発生します。この位置ずれにより、図 4 に示すように、プレスされた「O」型ゴム リングの形状が歪む可能性があり、大幅な材料の無駄につながります。
多くのテストの結果、次の方法で基本的に技術要件を満たす「O」型の金型を製造できます。
(1)雄型加工技術
① 微調整 図面に従って各部の寸法と45°の面取りを微調整します。
② R フォーミングナイフを取り付け、小ナイフホルダーを 45°に移動します。ナイフの位置合わせ方法は図 5 に示されています。
図によれば、R ツールが A の位置にあるとき、ツールは接触点 C で外円 D に接触します。大スライドを矢印 1 の方向に距離だけ移動し、次に水平ツール ホルダー X の方向に移動します。 X は次のように計算されます。
X=(Dd)/2+(R-Rsin45°)
=(Dd)/2+(R-0.7071R)
=(Dd)/2+0.2929R
(つまり、2X=D—d+0.2929Φ)。
次に、R ツールが 45 度の斜面に接触するように、大スライドを矢印 3 の方向に移動します。このとき、ツールは中心位置（R ツールは B 位置）にあります。
③ 小ツールホルダーを矢印 4 の方向に移動させてキャビティ R を彫り込み、送り深さはΦ/2 になります。
注① RツールがBの位置の場合：
∵OC=R、OD=Rsin45°=0.7071R
∴CD=OC-OD=R-0.7071R=0.2929R、
④ X寸法はブロックゲージ、R寸法はダイヤルインジケータにより深さを管理できます。
(2)ネガモールドの加工技術
① 図６の規定に従って各部の寸法を加工します（キャビティ寸法は加工しません）。
② 45°のベベルと端面を研磨します。
③ R 成形ツールを取り付け、小ツールホルダーの角度を 45°に調整します（ポジ型とネガ型の両方を加工するには 1 回の調整で済みます）。図 6 に示すように、R ツールが A' に位置しているとき、接触点 C でツールが外円 D に接触していることを確認します。次に、大スライドを矢印 1 の方向に移動して、ツールを外円から外します。 D を押し、水平ツール ホルダーを矢印 2 の方向に移動します。距離 X は次のように計算されます。
X=d+(Dd)/2+CD
=d+(Dd)/2+(R-0.7071R)
=d+(Dd)/2+0.2929R
(つまり、2X=D+d+0.2929Φ)
次に、R ツールが 45° ベベルに接触するまで、大きなスライドを矢印 3 の方向に移動します。このとき、工具は中心位置（図６の位置Ｂ'）にある。
④ 小ツールホルダーを矢印 4 の方向に移動させてキャビティ R を切削し、送り深さはΦ/2 になります。
注: ①∵DC=R、OD=Rsin45°=0.7071R
∴CD=0.2929R、
⑤X寸法はブロックゲージ、R寸法はダイヤルインジケーターで深さを管理できます。
7. 薄肉ワーク回転時の防振
薄肉の旋削加工中鋳造部品、剛性が低いため振動が発生することがよくあります。この問題はステンレス鋼や耐熱合金を加工する場合に特に顕著で、面粗さが極端に悪くなり、工具寿命が短くなります。以下に、生産時に使用できるいくつかの簡単な防振方法を示します。
1. ステンレス鋼の中空細管の外周を回す**: 振動を低減するには、ワークの中空部分におがくずを充填し、しっかりと密閉します。さらに、布で強化されたベークライト プラグを使用して、ワークピースの両端をシールします。刃物台のサポート爪を布強化ベークライト製のサポートメロンに交換します。必要な円弧を調整したら、中空の細いロッドを回転させます。この方法により、切断中の振動や変形が効果的に最小限に抑えられます。
2. 耐熱 (高ニッケルクロム) 合金薄肉ワークピースの内穴の旋削**: これらのワークピースの剛性が低く、細いツールバーと組み合わせると、切削中に激しい共振が発生し、工具の損傷や加工の危険性があります。無駄。ワークピースの外周をゴムストリップやスポンジなどの衝撃吸収材で包むと、振動が大幅に軽減され、工具が保護されます。
3. 耐熱合金薄肉スリーブワークピースの外周の回転**: 耐熱合金は切削抵抗が高いため、切削プロセス中に振動や変形が発生する可能性があります。ワークの穴にゴムや綿糸などを充填し、両端面をしっかりとクランプしてください。このアプローチにより、振動や変形を効果的に防止し、高品質な薄肉スリーブワークの生産が可能になります。
8. 円盤状ディスク用クランプツール
円盤状のコンポーネントは、二重の面取りを特徴とする薄肉の部品です。 2 回目の旋削プロセスでは、形状と位置の公差が満たされていることを確認し、クランプや切断中にワークピースが変形しないようにすることが重要です。これを実現するには、簡単なクランプ ツールのセットを自分で作成します。
これらのツールは、前の処理ステップでのベベルを位置決めに利用します。ディスク状部品は、外側ベベルのナットを使用してこのシンプルなツールに固定されており、添付の図 7 に示すように、端面、穴、および外側ベベルの円弧半径 (R) を回転させることができます。
9. 精密ボーリング大径生爪リミッター
大径の精密ワークを回転させてクランプする場合、隙間による3つの爪のズレを防ぐことが重要です。これを実現するには、ソフトジョーを調整する前に、ワークピースの直径に一致するバーを 3 つのジョーの後ろで事前にクランプする必要があります。
当社のカスタムメイドの精密ボーリング大径生爪リミッターには、独自の機能があります (図 8 を参照)。具体的には、部品番号 1 の 3 本のネジを固定プレート内で調整して直径を拡大することができ、必要に応じてさまざまなサイズのバーを交換することができます。
10. 簡易精密追加生爪
In 旋削加工、私たちは中および小型の精度のワークピースを頻繁に扱います。これらのコンポーネントは、形状や位置の公差が厳密に要求される複雑な内部および外部形状を特徴とすることがよくあります。これに対処するために、C1616 などの旋盤用のカスタム 3 爪チャックのセットを設計しました。精密なソフトジョーにより、ワークピースがさまざまな形状および位置の公差基準を確実に満たし、複数回のクランプ操作中の挟み込みや変形を防ぎます。
これらの精密ソフトジョーの製造プロセスは簡単です。これらはアルミニウム合金棒で作られ、仕様に合わせて穴あけ加工されています。外側の円にベース穴が作成され、そこに M8 ネジがタップされます。両面をフライス加工した後、ソフトジョーを 3 つ爪チャックの元のハードジョーに取り付けることができます。 3 つのジョーを所定の位置に固定するには、M8 六角穴付きネジを使用します。この後、切断前にアルミニウムソフトジョーにワークを正確にクランプするために、必要に応じて位置決め穴をあけます。
このソリューションを導入すると、図 9 に示すように、大きな経済的メリットが得られます。
11. 追加の防振ツール
細軸ワークは剛性が低いため、多溝切削時に振動が発生しやすくなります。これにより、ワークピースの表面仕上げが悪くなり、切削工具が損傷する可能性があります。ただし、カスタムメイドの防振ツールのセットを使用すると、溝入れ加工中の細い部品に関連する振動の問題に効果的に対処できます (図 10 を参照)。
作業を始める前に、自作の防振工具を角型ツールホルダーの適切な位置に取り付けてください。次に、角型ツールホルダーに必要な溝入れ工具を取り付け、スプリングの距離と圧縮率を調整します。すべての設定が完了したら、操作を開始できます。旋削工具がワークに接触すると、同時に防振工具がワークの表面に押し付けられ、効果的に振動を低減します。
12.追加のライブセンターキャップ
さまざまな形状の小シャフトを加工する場合、切削中にワークを確実に保持するライブセンターの使用が不可欠です。の終わりから試作CNCフライス加工ワークピースは形状が異なったり、直径が小さい場合が多いため、標準のライブセンターは適していません。この問題に対処するために、制作実習中にさまざまな形のカスタム ライブ プレポイント キャップを作成しました。次に、これらのキャップを標準のライブ プリポイントに取り付けて、効果的に使用できるようにしました。構造を図 11 に示します。
13. 難削材のホーニング仕上げ
高温合金や焼入鋼などの難しい材料を加工する場合、Ra 0.20 ～ 0.05 μm の表面粗さを達成し、高い寸法精度を維持することが不可欠です。通常、最終仕上げ工程はグラインダーを使用して行われます。
経済性を高めるために、簡易ホーニングツールとホーニングホイールのセットをご検討ください。旋盤での仕上げ研削の代わりにホーニングを使用すると、より良い結果が得られます。
ホーニングホイール
ホーニングホイールの製造
①材料
バインダー: エポキシ樹脂 100g
研磨剤: 250-300g コランダム (加工が難しい高温ニッケルクロム材料用の単結晶コランダム)。 Ra0.80μmの場合はNo.80、Ra0.20μmの場合はNo.120～150、Ra0.05μmの場合はNo.200～300を使用してください。
硬化剤: エチレンジアミン 7-8g。
可塑剤: 10-15g フタル酸ジブチル。
金型材質：HT15-33形状。
② 鋳造法
離型剤：エポキシ樹脂を70～80℃に加熱し、5％ポリスチレン、95％トルエン溶液、フタル酸ジブチルを加えて均一に撹拌した後、コランダム（または単結晶コランダム）を加えて均一に撹拌し、70～80℃に加熱します。 30℃～38℃に冷めたらエチレンジアミンを加え、均一にかき混ぜ（2～5分）、型に流し込みます。型から外す前に、40℃で24時間保ちます。
③ 線速度 \( V \) は \( V = V_1 \cos \alpha \) の式で求められます。ここで \( V \) はワークに対する相対速度、具体的にはホーニングホイールが縦送りしていないときの研削速度を表します。ホーニング加工中、ワークは回転運動に加えて送り量 \( S \) で前進し、往復運動も行います。
V1=80～120m/min
t=0.05～0.10mm
残留物<0.1mm
④冷却：灯油70％に20番エンジンオイル30％を混合し、ホーニング前にホーニングホイールを修正します（プレホーニング）。
ホーニングツールの構造を図13に示します。
14. クイックロードおよびアンロードスピンドル
旋削加工では、外周円や逆ガイドテーパ角の微調整のために、各種ベアリングセットがよく使用されます。バッチサイズが大きいと、生産中のロードおよびアンロードのプロセスにより、実際の切断時間を超える補助時間が発生し、全体的な生産効率の低下につながる可能性があります。しかし、クイックロードおよびアンロードスピンドルと単刃マルチエッジ超硬旋削工具を使用することで、製品の品質を維持しながら、さまざまなベアリング スリーブ部品の加工中の補助時間を短縮できます。
シンプルな小さなテーパー スピンドルを作成するには、スピンドルの後部にわずかな 0.02 mm のテーパーを組み込むことから始めます。ベアリングセットを取り付けた後、コンポーネントは摩擦によってスピンドルに固定されます。次に、単刃多刃旋削工具を使用します。まず外側の円を回転させ、次に 15° のテーパー角度を適用します。この手順を完了したら、図 14 に示すように、機械を停止し、レンチを使用して部品を迅速かつ効果的に取り出します。
15. 焼き入れ鋼部品の旋削加工
(1) 焼入鋼部品の旋削加工の代表的な例の 1 つ
・高速度鋼W18Cr4V焼入ブローチの再生・製造（折損後の修復）
・自作の規格外ねじプラグゲージ（焼き入れ金具）
- 硬化したハードウェアおよびスプレー部品の旋削加工
- 硬化ハードウェアのスムーズなプラグゲージの回転
・高速度鋼工具を使用したねじ研磨タップ
強化されたハードウェアやさまざまな課題に効果的に対処するためCNC機械加工部品生産プロセスで発生する問題を解決するには、適切な工具材料、切削パラメータ、工具形状の角度、および操作方法を選択することが、好ましい経済的結果を達成するために不可欠です。たとえば、四角いブローチが破損して再生が必要になった場合、再製造プロセスには時間がかかり、費用がかかる可能性があります。代わりに、元のブローチ破壊の根元に超硬 YM052 やその他の切削工具を使用できます。ブレードヘッドを-6°～-8°のネガティブすくい角に研削することで、その性能を向上させることができます。刃先はオイルストーンで10～15m/minの切削速度で研磨できます。
外周を回転させた後、溝を切り、最後にねじ山を整形し、精密旋削加工を行うディビターニング加工を行います。粗旋削の後、外ねじの微旋削に進む前に、工具を再研磨して研削する必要があります。また、コネクティングロッドの内ねじ部を加工し、接続後に工具を調整する必要があります。最終的には、折れて削れてしまったスクエアブローチを旋盤で修復し、元の形に戻すことに成功しました。
(2) 焼入れ部品旋削用工具材質の選定
① YM052、YM053、YT05 などの新しい超硬ブレードの切断速度は一般に 18m/min 以下で、ワークの表面粗さは Ra1.6 ～ 0.80μm に達することがあります。
② 立方晶窒化ホウ素ツール FD 型は、各種焼き入れ鋼や溶射鋼の加工が可能です。回転コンポーネント切削速度100m/minまでの加工で、表面粗さRa0.80～0.20μmを実現。さらに、国有の資本機械工場と貴州第六砥石工場で製造されている複合立方晶窒化ホウ素工具 DCS-F も同様の性能を示しています。
ただし、加工効率は超硬に劣ります。立方晶窒化ホウ素工具の強度は超硬合金よりも低いですが、食い込み深さが浅く、高価です。さらに、ツールヘッドは不適切に使用すると簡単に損傷する可能性があります。
⑨ セラミック工具、切断速度は 40 ～ 60m/min、強度は劣ります。
上記の工具は、焼入部品の旋削加工において独自の特徴を持っており、異なる材料および異なる硬度の旋削加工の特定の条件に応じて選択する必要があります。
(3) 材質別焼入れ鋼部品の種類と工具性能の選択
異なる材質の焼入れ鋼部品は、同じ硬度でも工具性能に対する要件がまったく異なります。これは、次の 3 つのカテゴリに大別できます。
①高合金鋼とは、合金元素の合計含有量が10％以上の工具鋼・ダイス鋼（主に各種高速度鋼）を指します。
② 合金鋼とは、9SiCr、CrWMn、高強度合金構造用鋼など、合金元素含有量が2～9%の工具鋼・ダイス鋼を指します。
③ 炭素鋼：T8、T10、15鋼、20鋼などの浸炭鋼や鋼の各種炭素工具板を含みます。
炭素鋼の場合、焼入れ後の微細組織は焼き戻しマルテンサイトと少量の炭化物で構成され、その結果、硬度範囲は HV800 ～ 1000 になります。これは、超硬合金の炭化タングステン (WC)、炭化チタン (TiC)、セラミック工具の A12D3 の硬度よりもかなり低いです。さらに、炭素鋼の高温硬度は、合金元素を含まないマルテンサイトの硬度よりも低く、通常は 200°C を超えません。
鋼中の合金元素の含有量が増加すると、焼き入れおよび焼き戻し後の微細構造中の炭化物含有量も増加し、より複雑な種類の炭化物が生成されます。たとえば、高速度鋼では、MC、M2C、M6、M3、2C などのタイプを含め、焼入れおよび焼き戻し後に炭化物含有量が 10 ～ 15% (体積比) に達することがあります。中でもバナジウムカーバイド（VC）は、一般的な工具材料の硬質相を上回る高い硬度を持っています。
さらに、複数の合金元素の存在によりマルテンサイトの高温硬度が向上し、約 600°C に達することが可能になります。したがって、同様のマクロ硬度を持つ焼入れ鋼の被削性は大幅に異なる可能性があります。硬化鋼部品を旋削加工する前に、旋削加工を効果的に完了するには、そのカテゴリを特定し、その特性を理解し、適切な工具材料、切削パラメータ、工具形状を選択することが不可欠です。
さらに詳しく知りたい、お問い合わせがございましたら、お気軽にお問い合わせくださいinfo@anebon.com.
投稿日時: 2024 年 11 月 11 日