CNC部品加工におけるねじ切り加工
スレッドミーリングは、CNC マシニング センターで雌ねじと雄ねじを製造するための非常に汎用性が高く、高精度な方法です。従来のタッピングとは異なり、ねじ切りフライス加工では、特定のねじプロファイルを備えた回転切削工具を使用して、ねじの形状を螺旋状に補間します。この方法は、特に難しい材料や重要な用途において、優れた制御性、柔軟性、信頼性を提供します。
基本原則
ねじ切りフライス加工は、ヘリカル補間-の原理に基づいて動作します。この動作では、工具の中心が X-Y 平面内のヘリカル パスをたどる間に工具が自身の軸を中心に回転し、Z- 軸がねじのリードと同期した速度で前進します。- 同時 3 軸協調運動です。これにより、工具が被削材の中を螺旋状に回転しながら、工具の刃先の外皮を通るねじ山プロファイルが作成されます。
スレッドフライス工具の種類
超硬ソリッドスレッドミルフルプロファイルまたは部分プロファイル-は、高精度が必要な小から中ねじに使用されるソリッド ツールです。刃先交換式スレッドミル交換可能なインサートを備えた機能カートリッジ- スタイルのデザインで、コスト効率が重要な大きなねじ山や荒加工に最適です。マルチフォームスレッドミル-単一の工具で複数のねじピッチを作成できるため、工具在庫を削減したい作業現場に柔軟性を提供します。シングルポイントスレッドミル-刃先が 1 つで複数のパスが必要なため、大径、カスタムピッチ、重荒加工用途に適しています。
スレッドミリング方法
円弧補間法は、クライムミリングが好まれる標準的なアプローチです。工具は事前に開けられた穴に放射状に進入し、らせん状の経路をたどります。-進入中、工具はねじ開始深さまでプランジし、切削直径まで半径方向に送ります。ヘリカル切削段階では、ねじピッチに等しい 1 回転あたりの Z 送りで 360- 度の円運動が行われます。-最後に、Z 方向に後退する前に、工具は中心に向かって半径方向に後退して終了します。
工具経路の計算では、雌ねじの工具直径は、呼び径からねじの深さを引いたものに 2 を乗じたものと等しくなります。ヘリカル補間半径は、呼び径から工具径を引いて 2 で割った値に等しくなります。
フルプロファイルねじ切り加工では、60 度ユニファイド プロファイルや 55 度ウィットワース プロファイルなど、ねじの形状に正確に一致する工具を使用します。-このアプローチでは 1 回のパスでねじ山が完成しますが、ピッチごとに特定の工具が必要です。部分輪郭ねじフライス加工では、ねじの山と谷だけを切削する工具を使用するため、複数の半径方向のパスが必要ですが、1 つの工具でさまざまなピッチをカバーできます。
外径ねじ切り加工には、4 番目の軸を使用して回転テーブル上でワークピースを回転させるか、固定ワークピースの周囲に工具を螺旋状に補間させることが含まれます。この方法は、大型シャフト、リードスクリュー、ウォームギアに一般的に使用されており、工具にアクセスするためにワークピースの周囲に十分なクリアランスが必要です。
タッピングと比較した利点
ねじ切りフライス加工では、切削負荷がいくつかの刃先に集中するのではなく、複数の溝とパスに分散されるため、工具寿命が長くなります。切りくず処理は優れており、タップに詰まる危険性のある長い切りくずではなく、扱いやすい短い切りくずを生成します。材料の多様性は、HRC 65 までの焼き入れ鋼を含むすべての材料に拡張されますが、タフな合金ではタッピングには限界があります。
1 つのツールで同じピッチのさまざまな直径に対応できるため、タッピングでは実現できないねじサイズの柔軟性が得られます。止まり穴では、ねじ切り加工により、タップに必要な不完全なねじ山ゾーンを形成せずに、底部までねじ山を作成できます。結果として得られるねじ品質は、優れた表面仕上げと正確なフィット感を備えています。
スレッドミルが破損した場合でも、工具がねじ径より小さいため修復が容易です。壊れたタップは取り外すのが難しく、永久に固着してしまう可能性があります。ねじ切り加工は、より低いトルクを必要とするため、動力が限られた機械での大きなねじ山に適しています。同じ工具で主軸の方向を逆にするだけで左ねじと右ねじの両方を作ることができますが、タッピングには別の左手タップが必要です。-
重要なプロセスパラメータ
切断速度は通常、鋼の場合は毎分 80 ～ 150 メートル、アルミニウムの場合は毎分 150 ～ 300 メートルの範囲ですが、硬化した材料の場合は速度が低下します。刃あたりの送りは、材料とねじピッチに応じて通常 0.05 ～ 0.15 ミリメートルになります。精度を維持するには、Z- 軸送りは 1 回転あたりのねじピッチと正確に一致する必要があります。
フルプロファイル工具の場合、ラジアルかみ合いは 1 回のパスでねじ深さの 100% をカバーします。{0}}部分プロファイル-ツールは、パスごとに 0.05 ～ 0.10 ミリメートルの半径方向ステップオーバーを使用します。
前加工の要件には、公称直径からピッチを引いたものにほぼ等しい直径の穴を開けることが含まれますが、これはねじ規格によって異なります。穴は真っ直ぐで正確な位置にあり、ねじ山に十分な深さとクリアランスが必要です。-穴の入口の 45 度の面取りまたは皿穴により、工具の挿入が容易になり、バリの形成が防止されます。
CNC プログラミングの必需品
典型的なファナック-スタイルの G- コード プログラムは、穴の中心への位置決めから始まり、工具長補正と冷却剤を有効にし、その後クリアランス平面まで急速に進みます。工具はねじ開始深さまで送り、半径方向アプローチ中にカッター補正が有効になり、適切な円運動コマンドでヘリカル補間が実行されます。複数の螺旋ループが必要なねじ長さまで繰り返され、その後補正がキャンセルされ、工具が後退します。
プログラミングの重要な考慮事項には、ねじの針に合わせて正しい時計回りまたは反時計回りのヘリカル補間方向を選択することが含まれます。-カッター補正は、ヘリカル運動中もアクティブのままにする必要があります。ピッチ精度は、主軸速度と Z- 軸送りの正確な同期に依存します。工具の損傷を避けるために、スレッドミルのエントリでは、ストレートプランジではなく、ヘリカルまたはランプエントリを使用する必要があります。
共通の課題と解決策
ねじ山が大きすぎたり小さすぎたりするのは、通常、工具の摩耗、不正確な工具直径の補正、またはピッチ誤差が原因です。解決策には、工具直径入力の検証、摩耗オフセットの確認、機械の校正が含まれます。不十分な表面仕上げは、多くの場合、不十分な剛性、磨耗した工具、または不適切な速度と送りに起因します。これに対処するには、工具のオーバーハングを減らし、剛性を高め、切削パラメータを最適化する必要があります。
びびりや振動は通常、長い工具オーバーハング、薄い壁、または高調波共振を示します。解決策には、可能な限り短い工具を使用すること、切込み深さを減らすこと、共振周波数を避けるために主軸速度を調整することが含まれます。進入時の工具の破損は、通常、真っ直ぐな半径方向のプランジまたは不正確な進入角度によって発生します。ヘリカルランプエントリーを使用し、エントリー送り速度を下げることで、この障害を防ぐことができます。テーパーねじは、機械の形状エラー、工具のたわみ、または熱の増加を示している可能性があります。機械の直角度をチェックし、荒加工と仕上げパスを実行し、クーラントを使用することで、これらの問題に一貫して対処できます。
用途と産業
航空宇宙産業では、ねじ切り加工により、厳しい公差を備えたチタンおよびインコネルのファスナーが製造されます。石油およびガス分野では、大径の API パイプねじやドリル ストリング接続にこの方法が使用されています。-自動車用途には、エンジン ブロックのネジ山やトランスミッション コンポーネントが含まれます。医療製造では、チタンまたは PEEK 素材の骨ネジおよびインプラントネジ山をスレッドミリングに依存しています。金型業界では、エジェクター ピン用に HRC 65 までの硬化工具鋼のねじ山を製造しています。一般的な機械アプリケーションには、柔軟性が不可欠なカスタムねじ、修理作業、プロトタイプ開発が含まれます。
