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製造業の業界では、CNCミリング技術は、高精度と高効率のため、さまざまな複雑な部品の処理に広く使用されています。航空宇宙の精密部品であろうと、自動車製造の重要な部品であろうと、CNCミリングは代用することはできません。

ただし、高品質のCNCミリングを達成するには、いくつかの重要な設計とエンジニアリングの側面を考慮する必要があります。このペーパーでは、以下の要因を詳細に説明し、読者がCNCミリング技術をよりよく理解し、処理の品質と効率を改善できるようにします。

CNCミリングとは何ですか？

CNCミリング（コンピューター数値制御ミリング）は、コンピューター制御を指します精密加工技術。回転ツールを使用することにより、ワークピースが削除され、原材料（金属、プラスチック、または複合材料など）が複雑な幾何学的な形状の部分に機械加工されます。

従来のマニュアルフライス加工機とは対照的に、CNCミリングはコンピューター命令（gコード）によってのみ制御され、サブミクロンの精度（通常は±0.005mmという高さ）および高い再現性があり、業界4.0の時代の製造のピボットです。

CNCミリングの最も重要なデザインとエンジニアリングの側面は何ですか？

CNCミリングにおける最も重要な設計とエンジニアリングの側面には、いくつかの重要なリンクが含まれ、効率的かつ正確な処理を達成するために包括的な最適化が必要です。以下は、最も重要な側面のリストと説明です。

1。ツールの設計と選択

ツールタイプマッチング

機械加工のニーズに応じて、ボールエンドカッター（複雑な湾曲した表面）、エンドミル（平面/溝の機械加工）または円形の刃（マシンが困難な材料）を選択します。

• 例：航空機のエンジンブレード湾曲した表面を機械加工するには、高精度のボールエンドカッターが必要です。カーバイドツール。

幾何学的パラメーターの最適化

• メインレイク角度：切断力の分布に影響します（たとえば、45°の主要なレーキ角の放射状と軸方向の力のバランスが取れています。顔の粉砕の場合、高飼料速度での機械加工のためのメインレーキ角10°）。
• ヘリックス角度：大きなヘリックス角度（45°など）は、振動を切断することができますが、工作機械の剛性に合わせて調整する必要があります。
• レーキの角度とバックアングル：レーキ角を増やすと、切断力が減少しますが、刃の強度が低下します。バックアングルは、材料の硬度に応じて調整する必要があります（硬い材料は、より良いサポートのためにバックアングルを減らします）。

コーティングと材料
ツールの耐摩耗性は、コーティング技術（Tialn、Ticnなど）によって強化できます。セラミックまたはCBNツールは、高硬度材料の高速切断に適用できます。

2。パラメーターの最適化を切断します

3つの要因のバランス

• 切断速度：材料特性に従って調整する必要があります（アルミニウム合金は1000m/minにもなります。チタン合金は60m/min未満に制限する必要があります）。
• 供給率：チップの厚さに関連して、薄いチップ（0.1mmなど）は飼料速度を高めることができますが、ツールの強度を確保する必要があります。
• 切断深さ：層状の機械加工は振動を除去することができます。たとえば、粗材の単一の切断深度は、ツールの直径の50％を超えることはできません。

パス計画

アーク切断を使用して、ストレス集中を軽減します。ツールの破損を避けるために、コーナーで減速します。

• 例：でカビの機械加工、垂直切断の代わりにスパイラル切断を使用して、衝撃を軽減します。

3。フィクスチャのデザインとワークのクランプ

安定性と剛性

過度のツールオーバーハング（推奨されるオーバーハング/直径比≤3：1）を避け、必要に応じて振動減衰ツールホルダーを使用してください。
例：長い薄いシャフトを機械加工するときは、フォロワーの休息または中央の休息でサポートします。

位置決めの精度

特殊な備品は、クランプの時間を短縮し（たとえば、5軸の機械加工ゼロポイントポジショニングシステム）、ポジショニングの再現性を±0.005mmに改善することができます。

熱変形制御

大規模なワークピースを加工する場合、熱膨張手当を予約するか、低温加工技術を適用する必要があります。

4。振動と熱管理

振動抑制

切断パラメーターの最適化（例：放射状切断深さの最小化）、不均等なピッチフライスカッターの使用、またはアクティブな振動還元システム。

• 例：薄壁の部品を機械加工するときは、ワークピースの内部に振動吸収材を埋めます。

熱誤差補償

温度センサーを介して工作機械の熱変形を監視し、エラーを補正しますCAMソフトウェア。

5。表面の品質と精度

表面粗さの制御

ツールの鋭さ（例：最先端半径≤10μm）、切断速度（高速加工は、組み込みのエッジを減らすことができます）、冷却戦略（例：マイクロ潤滑MQL）はすべて表面の品質に影響します。

多軸リンケージ精度

で5軸の機械加工、シミュレーションを使用して、ワークとのツールの衝突を回避する必要があり、RTCP（回転ツールセンターポイント）機能を使用して、より高い精度を実現します。

6。効率とコストのトレードオフ

金属除去率の最適化

効率は、大規模な切断深度と小さな飼料の「HSM（高速ミリング）」戦略によって改善できますが、機械の出力を調整する必要があります。

ツールライフ管理

ツール摩耗監視システムは、CAMソフトウェアツールパスの最適化と組み合わされて、ツールの寿命を30％以上拡張します。

7。材料の適応性

カットが困難な材料の機械加工

• チタン合金：低速および高圧冷却が必要です。
• 複合材料：PCD（Polycrystalline Diamond）ツールは、剥離を避けるために使用されます。

CNCミリングの主な設計では、ツールプロセスワークピースの全体的な最適化を考慮する必要があります。工作機械調整。ツールの科学的選択、切断パラメーターの正確なマッチング、振動と熱制御の強化、シミュレーション技術を通じて事前に危険の予防を通じて、処理効率と品質を大幅に向上させることができます。実際には、特定の材料、精密要件、およびコスト目標に従ってターゲットプロセス計画を作成する必要があります。

カッターの適切なメイン角度を選択する方法は？

フライスカッターの主なたわみ角を選択することは、切断力の分布、ツールの寿命、効率、および表面の品質CNCミリングの処理の。以下は、材料特性、処理要件、ツールタイプ、およびプロセス条件から主要なたわみ角を選択する戦略の段階的な分析です。

処理された資料のプロパティに従って選択します。

1. より柔らかい材料（アルミニウム合金や銅など）：切断力と効率のバランスをとるために、45°から60°の主要な角度を選択します。
2. 硬質材料（クエンチ鋼やチタン合金など）：10°から25°の主要な角度を選択して、切削力を分配し、ツール摩耗を減らします。
3. 脆性材料（鋳鉄と陶器）：亀裂が回避されるように、75°から90°の主要な角度を選択します。

処理要件に従って選択します。

• 大まかな機械加工（最大材料除去）：切断された厚さが最大化されるように、30°から45°の主要な角度を選択します。
• 精密機械加工（高表面仕上げ）：60°から90°の主要な角度を選択して、振動を最小限に抑え、滑らかさを強化します。
• 薄い壁の断片/スリムシャフトマシニング：75°から90°の一次偏差角を使用して、変形の可能性を最小限に抑えます。

切削工具の種類に基づいて選択してください：

• フェイスミリングカッター：粗い45°〜60°、正確な機械加工の場合は90°。
• エンドミル：粗いの場合は10°〜30°、汎用加工の場合は45°。
• ボールヘッドナイフ：メインの出発角度は、湾曲した表面の接触点によって積極的に変化し、カムパスの最適化が必要です。

プロセス条件に従って選択します。

• 高速機械加工（HSM）：高速と浅いカットの深さで、10°から30°の間の主要な角度を選択します。
• 断続的な切断（例：キーウェイ）：最大衝撃の靭性を得るには、45°から60°のメイン角を選択します。
• コア原則：小さな主要偏差角（10°〜30°）は、高硬度材料または効率的な処理に適しています。大きな主要偏差角度（75°〜90°）は脆い材料または薄壁の部品。普遍性と効率を中程度の主な偏差角度（45°〜60°）とバランスをとります。

ワークピースの過剰カットを避ける方法は？

過剰カットは、CNCミリングの一般的な品質の問題であり、ワークピースの廃棄物、コストの増加、さらには機器の損傷につながる可能性があります。以下は、設計、プログラミング、加工、およびテストのプロセス全体をカバーする体系的なソリューションです。

1.プログラミングフェーズ

パス最適化

CAMソフトウェア（Vericutなど）を使用してシミュレーションして、直線セグメントの急激な変化と円形アークの急激な遷移を避けます。
ツールの偶発的な切断を防ぐために、「セーフティプレーン」と「ツールリターンパス」をセットアップします。

ツール補償

G41/G42補償を正しく使用し、摩耗値を動的に調整し、補償エラーを回避します。

余剰と層化

粗い機械加工のために0.1-0.3mmのマージンを残し、階層化された切断で1回の切断の深さを減らします（輪郭ミリング）。

2.ツールと備品

ツール選択

短い切削工具（オーバーハング/直径比≤3：1）に優先順位を付け、直径が加工特性に適応します。

干渉防止設計

5軸の機械加工中に、フィクスチャとツールの間の空間位置をシミュレートし、フィクスチャの回避溝を設計します。

3.マチンツールと操作

精度のキャリブレーション

工作機械の幾何学的エラーを定期的に確認し、逆クリアランスを補正します。

最適化

衝撃を最小限に抑えるために/アウトすると、速度を50％減らします。空のツールで切断されないでください。

リアルタイム監視

切断力（電力/振動センサー）を監視し、異常の場合にシャットダウンします。

4.検出と後処理

最初の記事の検証

CMMフルサイズ検査+マシンプローブの迅速なキャリブレーションベンチマーク。

表面検査

切断マークなしの視覚/顕微鏡の確認、CTスキャン（高精度ワーク）。

5.典型的なシナリオと応答

シナリオ	大義の過剰カット	解決
薄壁部品処理	ツールの振動はパス偏差を引き起こします	ショートツール +振動ダンプツールホルダー、レイヤード切削、単一切断深さ≤0.5mmを使用してください
5軸リンケージ処理	フィクスチャとツールの空間干渉	CAMソフトウェアを使用してモーション軌道をシミュレートし、フィクスチャの構造またはツールパスを調整します
深い空洞処理	ツールオーバーハングは長すぎて曲げを引き起こします	垂直切断の代わりに「スパイラル切断」を使用するか、延長ロッド +ガイドスリーブを使用します
湾曲した表面処理	ツール半径の補正値は間違っています	処理前に試用削減を通じて補償価値を確認し、ツール摩耗補償データベースを確立します

ワークピースの過剰カットを避けるために、プログラミングパス設計、ツールフィクスチャの最適化、工作機械の精度保証、リアルタイムの監視、検出フィードバックの5つの次元からシステム制御が必要です。核となる原則には以下が含まれます。

• 最初に予防：シミュレーションとトライアルカットを通じて事前にリスクを発見します。
• 動的調整：ツールの摩耗とワーク材料に従って、パラメーターをリアルタイムで最適化します。
• 閉ループ検証：検出データに基づいてプロセスを継続的に改善します。

上記の測定により、過剰カットのリスクを0.1％未満に減らすことができ、処理の降伏率が大幅に改善されます。

CNCミリングデザインの基本的なルールは何ですか？

CNCミリングデザインの基本的なルールには、主に次の側面が含まれています。

ツールアクセシビリティ

切削工具は円筒形であり、内側の角は、直角を避けるために丸い角（ツール半径の130％以上）で設計する必要があります。
深いキャビティの機械加工アスペクト比（推奨される深さ4倍以下の幅）を制御する必要があり、ツールの直径と深度比は1：6以上です（特別なツールは30：1に達することがあります）。

壁の厚さの設計

金属部品の最小壁の厚さは0.8mm以上であり、プラスチック部品の場合は1.5mm以上です。薄い部分は振動変形が起こりやすいです。

穴と糸のデザイン

穴の直径≥2.5mm、推奨される深さと直径比の4回以下（典型的な10倍、40回制限）。
糸の長さは開口部の3倍以下であり、ブラインドホールスレッドの下部にねじ断面が残りません。

小さな機能と公差

マイクロファブリケーションには特別なツールが必要です（開口<2.5mm）。
耐性グレーディング：標準±0.125mm、典型的な±0.025mm、制限±0.0125mm。

処理戦略

切断パス：アーク切断は、ストレート切断に取って代わり、前進粉砕（切断力と熱の減少）を優先します。
戦略の選択：高速機械加工は柔らかい材料に使用され、硬い材料には強力な切断が使用されます。

一致する材料と切削工具

ツール材料は、ワークピース（アルミニウム合金用のPCDやクエンチ鋼用のCBNなど）に適しています。
切断パラメーター（速度、飼料、深さ）は、ツールと材料と一致させる必要があります。

クランプとツールの最適化

クランプ時間の数を減らし、単一のクランプでタイトな許容機能を完了します。
ツールの交換コストを削減するために、切削工具の数（均一な開口サイズなど）を制限します。

コア原則：

• 最初に機械加工性：設計は、ツールの物理的な制限を満たす必要があります。
• バランスの精度とコスト：許容度のグレーディングと戦略選択により、効率を最適化します。
• ツールの変更を減らしてクランプ：補助時間を短縮し、処理の一貫性を改善します。

CNCミリング設計におけるツールジオメトリの影響は何ですか？

ツールジオメトリの主な効果CNCミリングデザインは：

リード角

角度範囲：45°（粗い機械加工）から90°（精密機械加工）。

効果：小さな角度（45°）は軸方向の力を増加させ、低剛性工作機械に適しています。大きな角度（90°）は、半径方向の力を減らし、振動を減らし、表面の品質を向上させます（RAは0.4μmになります）。

前角

正のレーキ角度（+10°〜+15°）：アルミニウムや銅などの柔らかい材料に適した、軽くて簡単な切断、簡単なチップ放電（切断速度が20％増加）。

負の角度（-5°〜0°）：クエンチ鋼やチタン合金などの硬い材料に適した刃強度を高め、ツールの寿命を30％延長します。

リリーフ角

通常の値：6°〜12°。

影響：バックアングルが小さすぎる場合（<6°）、摩擦を上げて過熱します。背面角度が高すぎる（> 15°）は、最先端の強度を低下させ、チッピングの影響を受けやすくします（硬い合金切削工具のバックアングルは8°で推奨されます）。

ブレードの数とヘリックス角

ブレードの数：2つのブレード（深い溝の機械加工に適した、優れたチップ避難）; 4ブレード（高い安定性、表面品質RA≤0.8μm）。

スパイラル角：30°〜45°（正常）、高らしい角度（たとえば、45°）はチップ除去速度を改善し、削減温度を20％低下させます。

鼻半径

大まかな機械加工：大きな半径（r0.8〜1.2mm）、耐性の良い耐性、および飼料速度を15％上昇させます。

精密機械加工：小さな半径（R0.2〜0.4mm）は、残留物を切断し、±0.01mmの等高線精度を達成します。

ブレードの傾斜角

正のブレード角度（+5°）：傷を避けるために、機械加工面からチップをガイドします（一般に機械加工ステンレス鋼で使用されます）。

負の刃角（-5°）：断続的な切断で使用可能な刃の強度を高めます（たとえば、鋳鉄）。

切削工具の幾何学的形式は、切削力分割（放射状/軸力比）、表面仕上げ（RA値）、ツールの耐久性（摩耗率）、加工プロセスの効率（材料除去速度）、および振動管理を制御します。パラメーターの組み合わせは、材料の硬度に基づいて動的に最適化する必要があります（例えば、アルミニウム/チタン）、機械加工段階（粗/罰金）、および工作機械の剛性。

CNCミリングはCNCのターニングとはどのように異なりますか？

次の表は、間の基本的な区別の比較表ですCNCターニングおよびCNCミリング：