硬化スチール金型のフライス加工技術
金型加工には主に3つのタイプがあります。ソフト加工、硬質加工およびEDM。 金型の構造と硬度に応じて、どの方法またはそれらの組み合わせが決定されます。
金型が大きく深い場合は、軟化前の荒加工と中仕上げが使用されます。 焼入れ後の仕上げのためのハードマシニング; 小さくて浅い金型は、焼入れ後に一度にフライス加工できます。金型の壁が薄く、キャビティが深い場合、EMDが使用されます。
まず、ツールの選択
硬化した金型を加工する場合、適切なフライスカッターを選択することが重要です。フライス工具には3つの基本的なタイプがあります。ボールエンドミル、フィレットエンドミル、シャープエンドミル。通常、好ましいツールはボールエンドミルです。ボールヘッドの大きな円弧形状は、硬化金属の高速加工中にブレードに作用する切削力と切削熱を分散させることができ、加工面は所望の形状に近くなります。
金型キャビティの底面が大きく平坦な場合、ボールエンドミルで荒加工した後、丸いエンドミルを使用する必要がありますが、ボールエンドミルよりも力と熱の分散が悪くなります。 ルートクリアランスを必要とする部品の加工には、ライトアングルフラットブレードフライスが使用されますルートブレードエンドミルまたはラウンドコーナーフラットエンドフライスは、ルートをクリーニングする前に可能な限りマージンをカットしました。
このツールの光の角度は簡単に欠けます。
ツールの剛性は重要です。小径フライスの剛性を高めるために、工具ホルダーの直径を工具の直径よりもはるかに大きくして、加工仕上げを改善し、工具の寿命を延ばします。ツールクランプの張り出しはできるだけ短くする必要があります。
次に、シャンクの形状を金型の構造に適合させる必要があります。 通常、フライスとワークの側面との間に0.5度のギャップを維持する必要があります。 たとえば、ワークの側面は3°の面取りで、ツールホルダーの形状は5/2°に作られており、最大の剛性が得られます。 ワークの側面が90°のまっすぐな面である場合、ツールホルダーは細いネック構造にする必要があります。
第二に、切削熱を減少させます
過度の切削熱はワークピースを変形させ、加工精度を低下させます。 熱を減らす1つの方法は、各パス間の間隔を制御することです。
荒削りの場合、切削距離Sはフライスの直径の25％から40％に等しくなければなりません。 仕上げの場合、切削距離は、指定された工具マークの高さHに基づいて計算できます。
切断距離は、各刃先が各回転で切断に関与する時間の長さを決定します。 つまり、切削に関与しない時間、つまり冷却時間によって、工具に蓄積される熱量が決まります。切削工具間の距離が大きく、ブレードの切削時間が各回転で長く、冷却時間が短く、熱が連続的に蓄積され、工具の温度が上昇します。逆に、切断距離が短いと、熱の発生と蓄積が制限される可能性があります。したがって、切削距離を調整することにより、熱と工具温度を制御でき、切削速度をさらに上げることができるため、切削温度はコーティングが耐えられる最高温度よりも低くなります。
一方で、新しいコーティングを選択することもできます。これにより、工具がより高い切削温度、さらに高い切削速度に耐えることができます。 たとえば、TICNコーティングの最大ワーク温度は400°C（720 F）で、TIAINは800°C（1470 F）です。 TIAINコーティングは、耐熱性に優れているため、硬化した金型の高速加工に適しています。
切削速度と送りも熱を制御する重要な要素です。 厚いチップはより多くの熱を除去し、残りの加工部品の熱を少なくします。 切りくずが薄すぎると、工具がワークピースを押す摩擦によりワークピースが熱くなることがあります。 さらに、大きな切断厚セクションは、工具寿命を延ばし、生産性を向上させることができます。
第三に、ツールの耐久性とクランプ
鈍いツールは時間内に交換する必要がありますが、ツールの摩耗をどのように判断するのですか？通常、肉眼で観察できます。工具が鈍い場合、切削時に先端が赤くなり、力と温度の両方が過負荷になっていることを示します。 最初は、この輝く赤い色は、刃先または材料の除去量が大きい場合にのみ現れ、時には欠けていました。 刃が鈍くなると、刃の連続的な赤みを見ることができます。 この赤色が見やすくなるように、観察中は機械の照明をオフにすることができます。
硬化した金型の加工には、フライスの正確なクランプが非常に重要であり、これには工具ホルダーの公差、工具ホルダーと工具ホルダーの連携、取り付け後の振れが含まれます。 ツールホルダーとホルダーの適切な嵌合公差により、クランプの剛性、精度、一貫性を確保できます。 このため、ツールホルダーの製造公差は-0.0025MM〜-0.005MMである必要があり、構造は熱収縮クランプに適している必要があります。標準で指定されている許容差は-0.0125MMと高く、過度のラジアル振れが発生します。 さらに、ツールホルダーの真円度を少なくとも±0.00625MMに維持する必要があります。
クランプ後の放射状の振れは、不均一な切削負荷をもたらし、一部の刃先負荷は大きく、他の刃先負荷は小さく、後者は硬化した金型加工で最もタブーです。 振れによる振動は、機械の振動や工具のチッピングを引き起こす可能性があるため、工具の暴走を厳密に制御する必要があります。 ホルダーを磨くとクランプの信頼性が低下するため、ホルダーを磨かないように注意する必要があります。
第四に、高性能工作機械
硬化した金型の効率的な処理では、工作機械の要件を無視してはなりません。 硬化したワークピースは、後方の低速マシンで加工することもできますが、非効率的です。 工作機械の主軸速度が遅い場合、それに対応して送り速度も遅くなるため、高精度の剛体機械を使用した場合にのみ良好な結果が得られます。
金型加工機の数値制御システムは、大量のデータを処理する必要があります。 新しい機械の購入を検討する際は、CNCの性能に注意してください。 高い送り速度では、システムに高い加速および減速補正機能が必要です。 工作機械の処理効率は、データ処理の速度、サーボシステムの応答速度、補間操作の速度、フィードバックシステムの解像度、可動部品の品質などの要因にも関係しています。
第五に、プログラミングポイント
金型を加工するとき、工具が切り込む方法、つまり工具にかかる力はNCプログラミングに依存するため、プログラミングは硬化鋼の効率的な加工の鍵の1つです。 金型に切削するツールのパスはスパイラル補間を使用する必要があるため、切削プロセスは比較的安定しています。 側面またはスパイラルから切開できない場合は、軸方向の切開を避けるために斜め波切開を使用する必要があります。 プログラミングは、放射状パスのサイズと深さも決定します。
つまり、硬化鋼の効率的な加工を実現するには、工作機械、工具、工具ホルダー、プログラミング技術を合理的に適用する必要があります。 すべての要因を考慮に入れると、望ましい効果が得られます。
金型が大きく深い場合は、軟化前の荒加工と中仕上げが使用されます。 焼入れ後の仕上げのためのハードマシニング; 小さくて浅い金型は、焼入れ後に一度にフライス加工できます。金型の壁が薄く、キャビティが深い場合、EMDが使用されます。
まず、ツールの選択
硬化した金型を加工する場合、適切なフライスカッターを選択することが重要です。フライス工具には3つの基本的なタイプがあります。ボールエンドミル、フィレットエンドミル、シャープエンドミル。通常、好ましいツールはボールエンドミルです。ボールヘッドの大きな円弧形状は、硬化金属の高速加工中にブレードに作用する切削力と切削熱を分散させることができ、加工面は所望の形状に近くなります。
金型キャビティの底面が大きく平坦な場合、ボールエンドミルで荒加工した後、丸いエンドミルを使用する必要がありますが、ボールエンドミルよりも力と熱の分散が悪くなります。 ルートクリアランスを必要とする部品の加工には、ライトアングルフラットブレードフライスが使用されますルートブレードエンドミルまたはラウンドコーナーフラットエンドフライスは、ルートをクリーニングする前に可能な限りマージンをカットしました。
このツールの光の角度は簡単に欠けます。
ツールの剛性は重要です。小径フライスの剛性を高めるために、工具ホルダーの直径を工具の直径よりもはるかに大きくして、加工仕上げを改善し、工具の寿命を延ばします。ツールクランプの張り出しはできるだけ短くする必要があります。
次に、シャンクの形状を金型の構造に適合させる必要があります。 通常、フライスとワークの側面との間に0.5度のギャップを維持する必要があります。 たとえば、ワークの側面は3°の面取りで、ツールホルダーの形状は5/2°に作られており、最大の剛性が得られます。 ワークの側面が90°のまっすぐな面である場合、ツールホルダーは細いネック構造にする必要があります。
第二に、切削熱を減少させます
過度の切削熱はワークピースを変形させ、加工精度を低下させます。 熱を減らす1つの方法は、各パス間の間隔を制御することです。
荒削りの場合、切削距離Sはフライスの直径の25％から40％に等しくなければなりません。 仕上げの場合、切削距離は、指定された工具マークの高さHに基づいて計算できます。
切断距離は、各刃先が各回転で切断に関与する時間の長さを決定します。 つまり、切削に関与しない時間、つまり冷却時間によって、工具に蓄積される熱量が決まります。切削工具間の距離が大きく、ブレードの切削時間が各回転で長く、冷却時間が短く、熱が連続的に蓄積され、工具の温度が上昇します。逆に、切断距離が短いと、熱の発生と蓄積が制限される可能性があります。したがって、切削距離を調整することにより、熱と工具温度を制御でき、切削速度をさらに上げることができるため、切削温度はコーティングが耐えられる最高温度よりも低くなります。
一方で、新しいコーティングを選択することもできます。これにより、工具がより高い切削温度、さらに高い切削速度に耐えることができます。 たとえば、TICNコーティングの最大ワーク温度は400°C（720 F）で、TIAINは800°C（1470 F）です。 TIAINコーティングは、耐熱性に優れているため、硬化した金型の高速加工に適しています。
切削速度と送りも熱を制御する重要な要素です。 厚いチップはより多くの熱を除去し、残りの加工部品の熱を少なくします。 切りくずが薄すぎると、工具がワークピースを押す摩擦によりワークピースが熱くなることがあります。 さらに、大きな切断厚セクションは、工具寿命を延ばし、生産性を向上させることができます。
第三に、ツールの耐久性とクランプ
鈍いツールは時間内に交換する必要がありますが、ツールの摩耗をどのように判断するのですか？通常、肉眼で観察できます。工具が鈍い場合、切削時に先端が赤くなり、力と温度の両方が過負荷になっていることを示します。 最初は、この輝く赤い色は、刃先または材料の除去量が大きい場合にのみ現れ、時には欠けていました。 刃が鈍くなると、刃の連続的な赤みを見ることができます。 この赤色が見やすくなるように、観察中は機械の照明をオフにすることができます。
硬化した金型の加工には、フライスの正確なクランプが非常に重要であり、これには工具ホルダーの公差、工具ホルダーと工具ホルダーの連携、取り付け後の振れが含まれます。 ツールホルダーとホルダーの適切な嵌合公差により、クランプの剛性、精度、一貫性を確保できます。 このため、ツールホルダーの製造公差は-0.0025MM〜-0.005MMである必要があり、構造は熱収縮クランプに適している必要があります。標準で指定されている許容差は-0.0125MMと高く、過度のラジアル振れが発生します。 さらに、ツールホルダーの真円度を少なくとも±0.00625MMに維持する必要があります。
クランプ後の放射状の振れは、不均一な切削負荷をもたらし、一部の刃先負荷は大きく、他の刃先負荷は小さく、後者は硬化した金型加工で最もタブーです。 振れによる振動は、機械の振動や工具のチッピングを引き起こす可能性があるため、工具の暴走を厳密に制御する必要があります。 ホルダーを磨くとクランプの信頼性が低下するため、ホルダーを磨かないように注意する必要があります。
第四に、高性能工作機械
硬化した金型の効率的な処理では、工作機械の要件を無視してはなりません。 硬化したワークピースは、後方の低速マシンで加工することもできますが、非効率的です。 工作機械の主軸速度が遅い場合、それに対応して送り速度も遅くなるため、高精度の剛体機械を使用した場合にのみ良好な結果が得られます。
金型加工機の数値制御システムは、大量のデータを処理する必要があります。 新しい機械の購入を検討する際は、CNCの性能に注意してください。 高い送り速度では、システムに高い加速および減速補正機能が必要です。 工作機械の処理効率は、データ処理の速度、サーボシステムの応答速度、補間操作の速度、フィードバックシステムの解像度、可動部品の品質などの要因にも関係しています。
第五に、プログラミングポイント
金型を加工するとき、工具が切り込む方法、つまり工具にかかる力はNCプログラミングに依存するため、プログラミングは硬化鋼の効率的な加工の鍵の1つです。 金型に切削するツールのパスはスパイラル補間を使用する必要があるため、切削プロセスは比較的安定しています。 側面またはスパイラルから切開できない場合は、軸方向の切開を避けるために斜め波切開を使用する必要があります。 プログラミングは、放射状パスのサイズと深さも決定します。
つまり、硬化鋼の効率的な加工を実現するには、工作機械、工具、工具ホルダー、プログラミング技術を合理的に適用する必要があります。 すべての要因を考慮に入れると、望ましい効果が得られます。
