CNC マシンは、比類のない精度と一貫性でさまざまな機械加工作業を実行することにより、製造業に革命をもたらしました。.
この機能は主に、さまざまな CNC 加工ツールによるものです。, それぞれが特定のタスクに合わせてカスタマイズされている.
これらのツールにより、手動介入の必要性が軽減されます。, 人間のオペレータの疲労や不一致によって引き起こされるエラーを最小限に抑える.
さまざまなツールの中で, CNC 切削工具は、その多用途性により最も一般的に使用されています。.
しかし, CNC 工作機械にはさらに多くのものが含まれます, 回転も含めて, 掘削, と研削工具, それぞれに独自の機能を備え、多様な加工ニーズに対応します.
この記事では、さまざまな種類の CNC 工作機械について説明します。, その機能と用途を分析する.
これらの重要なツールについて理解することに興味がある場合は、, 包括的なガイドを読んでください.
1. CNC フライス工具 (CNC切削工具)
CNCフライス加工 ツールは多用途であり、幅広い操作を実行できます, 切断も含めて, 掘削, そして整形.
フライス盤で使用されます, 多点切削ツールを回転させてワークピースから材料を除去します。.
ここでは、最も一般的なタイプの CNC フライス工具をいくつか紹介します。:
エンドミル
定義と基本機能: エンドミルは溝加工に使用されます, プロファイリング, そして輪郭を描く.
これらは最も一般的に使用されるフライス工具の 1 つであり、ワークピースに対してさまざまな操作を実行できます。.
特徴:
- フルート数: エンドミルにはさまざまな刃数が付属しています (刃先).
フルートの数が少ない (例えば, 2-フルート) 荒加工に適しています, フルートを増やしながら (例えば, 4-フルート) 仕上げ作業に適しています. - ねじれ角: ねじれ角は切りくず排出性と切削抵抗に影響します. より高いねじれ角 (例えば, 45°) より良い切りくず排出とスムーズな切断を実現します。.
- 材料: エンドミルは一般的にハイス鋼で作られています (HSS), 炭化物, または性能を向上させるためにコーティングされた材料.
スラブミル
定義と基本機能: スラブミルは重負荷の粉砕作業に使用されます, 大きく切るなど, 平面.
大量の物質を迅速かつ効率的に除去できるように設計されています。.
特徴:
- 大口径: スラブミルは他のフライス工具に比べて直径が大きいです, 1回のパスでより広いエリアをカバーできるようになります.
- 複数の歯: 複数の歯があり、材料を迅速に除去し、滑らかな仕上がりを実現します。.
- 丈夫な構造: スラブミルは、重切削作業中に発生する大きな力に耐えるように構築されています。.
フェイスミル
定義と基本機能: 平面ミルは平面仕上げに使用されます。. スムーズな操作性を提供するように設計されています。, ワークの高品質な仕上げ.
特徴:
- 交換可能なインサート: フェースミルは交換可能なインサートを使用することが多い, 磨耗したら変更できる, ダウンタイムとコストの削減.
- 複数のインサート: 複数のインサートが円周上に配置されています, 広い切断幅と滑らかな仕上がりを可能にします。.
- 調整可能なインサート: 一部の正面フライスには調整可能なインサートが付いています, 切り込み深さや角度の微調整が可能.
ハエカッター
定義と基本機能: フライカッターは荒加工や平らな表面の作成に使用されます。. シンプルで効果的です。, 準備作業.
特徴:
- シングルブレード: フライカッターは通常、シャフトに単一の刃が取り付けられています。, 回転して材料を切断します.
- 調整可能なブレード: 刃を調整して切断深さと角度を制御できます.
- 低コスト: フライカッターは一般に他のフライス工具よりも安価です, 荒加工の費用対効果の高いオプションになります.
ホローミルズ
定義と基本機能: 内径加工には中空ミルを使用, リーマ加工やボーリング加工など. 正確な内部特徴を作成するために不可欠です.
特徴:
- 中空デザイン: 中空設計により内部加工が可能, 既存の穴を拡大したり、滑らかな内部表面を作成したりするなど.
- 複数の刃先: 中空ミルには、内径の周りに配置された複数の切れ刃があります。, 滑らかで正確な仕上がりを提供します.
- 調整可能なインサート: 一部の中空ミルには調整可能なインサートが付いています, 切断径の微調整が可能.
2. CNC 旋削工具
CNC旋削加工 円筒部品の成形には工具が不可欠です. 回転しながらワークピースから材料を除去します, 正確な直径と長さを作成する.
これらのツールは航空宇宙などの業界で広く使用されています, 自動車, および医療機器製造.
ここでは、最も一般的なタイプの CNC 旋削工具をいくつか紹介します。:
ボーリングツール
定義と基本機能: ボーリング工具は、ワークピースの既存の穴を拡大するために使用されます。. これらは高精度を達成するために不可欠であり、非常に細かい公差を作成できます。.
特徴:
- シングルポイントボーリングバー: これらは最も一般的なタイプのボーリング工具です, バーに取り付けられた単一の刃先からなる. 汎用性があり、さまざまな穴サイズに対応できます。.
- 調整可能なボーリングヘッド: 穴の直径を微調整することができます。, 精密な作業に最適です.
- モジュラーボーリングシステム: これらのシステムは交換可能なコンポーネントで構成されています, セットアップと使用の柔軟性を可能にする.
面取り工具
定義と基本機能: 面取りツールは面取りを作成するために使用されます (面取りされたエッジ) ワーク上で.
面取りにより部品の美観と機能性が向上します。, 応力集中を軽減し、フィット感と仕上がりを向上させます。.
特徴:
- 一点面取りツール: これらのツールは単一の刃先を備えており、使いやすいです。.
- 多点面取りツール: これらの工具には複数の刃先があります, より迅速な材料除去とより滑らかな仕上げが可能になります。.
- 調整可能な面取りツール: 面取りの角度と深さを微調整できます。.
ローレット工具
定義と基本機能: ローレット加工ツールは、ワークピースの表面にパターンを作成するために使用されます。, 通常はグリップを目的とする.
ローレット加工は手動工具や消費者製品で一般的です.
特徴:
- ストレートローレット: ワーク表面に直線模様を形成します.
- ダイヤモンドローレット: ダイヤモンド型のパターンを作成する, よりアグレッシブで優れたグリップを提供します.
- 湾曲ローレット: 曲線パターンの作成, 攻撃的ではなく、より装飾的なもの.
パーティングツール
定義と基本機能: パーティングツールはワークピースを特定の長さに切断するために使用されます。. 正確な長さを作成し、パーツを分離するために不可欠です。.
特徴:
- シングルポイントパーティングツール: これらのツールは単一の刃先を備えており、使いやすいです。.
- マルチポイントパーティングツール: これらの工具には複数の刃先があります, より迅速な材料除去とよりスムーズな切断が可能になります。.
- 調整可能なパーティングツール: 切断深さと幅を微調整することができます。.
3. 穴あけ工具
CNC 穴あけツールは、ワークピースに穴を開けるために特別に設計されています。.
多くの場合、ボール盤やフライス盤と組み合わせて使用されます。, そしてそれらは多くの製造プロセスで重要な役割を果たしています.
ここでは、最も一般的なタイプの CNC 穴あけツールをいくつか紹介します。:
センタードリル
定義と基本機能: センタードリルは、穴あけ作業の開始点を作成するために使用されます。.
ドリルビットが正しい位置で開始することを保証します。, ビットが意図した場所から歩いたりさまよったりするのを防ぎます.
特徴:
- パイロットポイント: センタードリルの先端は小さな穴を作るように設計されています。, 精密な下穴. このパイロット穴はメインドリルビットをガイドします, 正確な位置合わせを確保する.
- 複数の角度: センタードリルは、多くの場合、刃先に複数の角度があり、きれいで正確な穴の開始を実現します。.
- ショート丈: 通常、短くて硬いです, これは、初期の穴あけ段階での精度と安定性の維持に役立ちます。.
エジェクタードリル
定義と基本機能: エジェクタードリルは深穴加工に使用します.
2チューブシステムを使用して切りくずを除去し、ワークピースを冷却します, ドリルビットが鋭利な状態を保ち、穴がきれいで正確であることを保証します。.
特徴:
- 2チューブシステム: インナーチューブには刃先が入っています, 一方、アウターチューブはクーラントと切りくずを除去するためのチャネルを提供します。.
- 高効率: 2 チューブシステムにより、連続的な切りくず除去と冷却が可能, エジェクタードリルの深穴加工を高効率化.
- ロング丈: エジェクタードリルは長い長さも用意されています, さまざまな材質への深い穴の穴あけに適しています。.
ツイストドリル
定義と基本機能: ツイストドリルは最も一般的なタイプのドリルビットです, 汎用の穴あけに使用されます.
汎用性があり、幅広い材料に対応できます, 金属からプラスチックまで.
特徴:
- ヘリカルフルート: ドリルビットの螺旋溝は切りくずを除去し、ワークピースを冷却するのに役立ちます, きれいで正確な穴を確保する.
- 先端角: 先端角度は被削材により異なります.
例えば, 118 度の先端角は汎用の穴あけ加工に一般的です, 一方、より硬い材料には 135 度の先端角が使用されます. - 材料: ツイストドリルは一般的に高速度鋼で作られています (HSS), コバルト, または超硬, それぞれが異なるレベルの耐久性とパフォーマンスを提供します.
4. 研削工具
研削 ツールは必須です CNC加工 高精度で美しい仕上がりを実現するために.
研磨ホイールを使用してワークピースから材料を除去します, 高精度で滑らかな表面を実現.
ここでは最も一般的な種類の研削工具をいくつか紹介します:
平面研削盤
定義と基本機能: 平面研削盤は平らな面を研削するために使用されます. スムーズな操作性を提供します。, 高品質の仕上げが可能であり、正確な平面度と平行度を実現するために不可欠です。.
特徴:
- 研磨ホイール: 砥石は砥粒が結合してできています. 一般的な材料には酸化アルミニウムが含まれます, 炭化ケイ素, そしてダイヤモンド.
- レシプロテーブル: ワークピースは砥石の下で往復運動する往復テーブルに取り付けられています。.
- 冷却システム: 過熱を防ぎ、切り粉を除去するために冷却システムが使用されています。 (金属粒子).
円筒研削盤
定義と基本機能: 円筒研削盤は円筒面を研削するために使用されます。.
正確な直径と長さを作成するのに最適で、外面と内面の両方を処理できます。.
特徴:
- ロータリーワークヘッド: ワークピースは回転ワークヘッドに保持され、砥石の下の部分が回転します。.
- 複数のホイール: 一部の円筒研削盤には、さまざまな作業に対応する複数のホイールが付いています。, 荒加工や仕上げ加工など.
- 冷却システム: 過熱を防ぎ、切り粉を除去するために冷却システムが使用されています。.
センタレスグラインダー
定義と基本機能: センタレスグラインダーは小さなものを研削するために使用されます, センター不要の円筒部品.
効率的かつ正確です, 大量生産に最適です.
特徴:
- 調整車: 調整車はワークの回転を制御し、研削砥石に送り込みます。.
- 砥石: 砥石車がワークピースから材料を除去します.
- ブレード: 砥石車と調整車の間でブレードがワークを支持します。.
内面研削盤
定義と基本機能: 内面研削盤は内面の研削に使用されます.
正確な内部フィーチャーを作成するために不可欠であり、さまざまな穴のサイズと深さに対応できます。.
特徴:
- 砥石: 研削砥石はワークに挿入できるスピンドルに取り付けられています.
- 調整可能なスピンドル: スピンドルはさまざまな穴のサイズや深さに合わせて調整できます.
- 冷却システム: 過熱を防ぎ、切り粉を除去するために冷却システムが使用されています。.
5. CNC 工作機械の製造に使用されるさまざまな種類の材料
CNC 工作機械の製造に使用される材料は、その性能に重要な役割を果たします。, 耐久性, と効率.
各材料には、特定の用途に適した独自の特性があります。.
ここでは、CNC 工作機械の製造に使用される最も一般的な材料をいくつか紹介します。:
炭素鋼
定義と基本特性: 炭素鋼は鉄と炭素の合金です, 炭素含有量は通常次の範囲にあります。 0.1% に 2.1%.
その強さで知られています, 耐久性, そして比較的低コスト.
特徴:
- 強さ: 炭素鋼は優れた引張強度と硬度を備えています, 汎用ツールに適しています.
- 靭性: 衝撃や摩耗に強いです, さまざまな加工作業での耐久性を実現.
- 費用対効果が高い: 炭素鋼は一般に他の工具材料よりも安価です, 多くのアプリケーションにとってコスト効率の高い選択肢になります.
ハイス鋼 (HSS)
定義と基本特性: ハイス鋼 (HSS) 高温でも硬度を維持する能力で知られる工具鋼の一種です.
タングステンなどの合金元素が含まれています, モリブデン, クロム, バナジウムと, パフォーマンスを向上させる.
特徴:
- 耐熱性: ハイスは高温でも硬度と切れ味を維持できます。, 高速切断作業に適しています.
- 靭性: 丈夫で欠けたり壊れたりしにくいです, 要求の厳しい用途でも耐久性を持たせる.
- 多用途性: HSS ツールは多用途で、幅広い材料に使用できます。, 金属を含む, プラスチック, と木.
超硬合金
定義と基本特性: 超硬合金, 炭化タングステンとも呼ばれる,
微細な炭化物粒子からなる複合材料です。 (通常は炭化タングステン) 金属バインダーで接着 (通常はコバルトまたはニッケル).
特徴:
- 耐摩耗性: 超硬合金は耐摩耗性に優れています, 摩耗の激しい用途に最適です.
- 硬度: それらは非常に難しいです, 高い切削速度と高温下でも鋭い刃先を維持することができます。.
- 耐久性: 超硬合金は耐久性が高く、タフな素材や厳しい条件にも対応できます。.
セラミックの切断
定義と基本特性: カッティングセラミックスは、アルミナなどのセラミック化合物から作られた先進的な材料です。 (酸化アルミニウム), 窒化ケイ素, 立方晶窒化ホウ素 (CBN).
高い硬度と耐熱性で知られています。.
特徴:
- 高硬度: セラミックの切断は非常に難しい, 非常に高い切削速度でも鋭い刃先を維持することができます。.
- 耐熱性: 高温に耐えることができます, 高速切削やドライ加工に適しています。.
- 化学的不活性性: 切断用セラミックは化学的に不活性です, ワーク材料との化学反応のリスクを軽減します。.
6. CNC 工作機械で使用される一般的なコーティング
CNC 工作機械の性能を向上させるためにコーティングが適用されます。, 彼らの寿命を延ばす, そして完成品の品質を向上させます.
これらのコーティングは摩擦を軽減します, 硬度を上げる, 優れた耐摩耗性を提供します.
ここでは、CNC 工作機械で使用される最も一般的なコーティングの一部を紹介します。:
窒化チタン (錫)
定義と基本特性: 窒化チタン (錫) 切削工具のコーティングとして一般的に使用されるセラミック材料です。. 黄金色と優れた耐摩耗性で知られています。.
特徴:
- 耐摩耗性: TiN は優れた耐摩耗性を提供します, 工具の寿命を延ばす.
- 潤滑性: 工具とワーク間の摩擦を軽減します, よりスムーズな切断と発熱の低減につながります。.
- 硬度: TiN の硬度は約 2400-3400 HV, 幅広い機械加工に適しています.
炭窒化チタン (TiCN)
定義と基本特性: 炭窒化チタン (TiCN) チタンの化合物です, 炭素, そして窒素. TiNと比較して耐摩耗性が向上し、硬度が高くなります。.
特徴:
- より高い硬度: TiCN の硬度は約 3000-3800 HV, 耐摩耗性を高める.
- 潤滑性の向上: TiNよりも優れた潤滑性を発揮します。, 摩擦と発熱を軽減する.
- 耐摩耗性: TiCN は優れた耐摩耗性を提供します, 特に高速加工作業において.
窒化アルミニウムチタン (金)
定義と基本特性: 窒化アルミニウムチタン (金) アルミニウムを配合したコーティングです, チタン, そして窒素. 高い硬度と優れた熱安定性で知られています。.
特徴:
- 高硬度: AlTiN の硬度は約 3500-4000 HV, 入手可能なコーティングの中で最も硬いものの 1 つです.
- 熱安定性: 高温でも硬度と耐摩耗性を維持します。, 高速・高温加工に適しています。.
- 耐酸化性: AlTiN は優れた耐酸化性を提供します, 高温での工具劣化のリスクを軽減します.
ダイヤモンドライクカーボン (DLC)
定義と基本特性: ダイヤモンドライクカーボン (DLC) ダイヤモンドと同様の特性を示す非晶質炭素の一種です, 高硬度、低摩擦など.
特徴:
- 低摩擦: DLC は摩擦係数が非常に低い, 発熱と摩耗を軽減する.
- 高硬度: DLC の硬度は約 1500-5000 HV, 特定の配合に応じて.
- 耐食性: DLCにより優れた耐食性を実現, 腐食環境での使用に適しています.
窒化クロム (CrN)
定義と基本特性: 窒化クロム (CrN) 難しいです, 耐食性が重要な用途でよく使用される耐摩耗性コーティング.
特徴:
- 耐食性: CrNは優れた耐食性を提供します, 腐食環境での使用に適しています.
- 耐摩耗性: 優れた耐摩耗性を提供します, 工具の寿命を延ばす.
- 低摩擦: CrN は摩擦係数が低い, 発熱と摩耗を軽減する.
7. CNC ツールを選択する際の主な考慮事項
最適なパフォーマンスを達成するには、適切な CNC ツールの選択が不可欠です, 効率, 加工業務の品質と品質.
CNC ツールを選択する際に留意すべき重要な考慮事項は次のとおりです。:
7.1. ワークの材質
考慮事項:
- 材料の種類: 材料が異なれば、異なる工具材料と形状が必要になります.
例えば, アルミニウムはチタンやステンレス鋼などの硬い材料に比べて柔らかいため、異なる工具が必要になる場合があります。. - 硬度と靭性: 材料の硬度と靱性は、工具の材料とコーティングの選択に影響します。.
より硬い材料には、より耐久性と耐摩耗性の高い工具が必要になる場合があります.
7.2. 操作の種類
考慮事項:
- 機械加工オペレーション: さまざまな操作 (旋回, フライス加工, 掘削, ねじ切り, 等) 特定の工具形状と設計が必要.
例えば, エンドミルはフライス加工に使用されます, ドリルビットは穴あけに使用されますが、. - パーツの複雑さ: より複雑な部品では、必要な機能や公差を実現するために特殊なツールや多軸機械が必要になる場合があります。.
7.3. 工具材質
考慮事項:
- ハイス鋼 (HSS): 汎用加工に最適, 特に低速と送りの場合.
- 炭化物: より高い硬度と耐摩耗性を実現, 高速加工やより硬い材料に適しています。.
- セラミックス: 高い硬度と耐熱性により高硬度材の高速加工に最適.
- 多結晶ダイヤモンド (PCD): アルミニウムや銅などの非鉄材料の加工に最適, 優れた耐摩耗性と低摩擦を実現.
7.4. 工具形状
考慮事項:
- フルートのデザイン: フルートの数と形状 (らせん状の, 真っ直ぐ, 等) 切りくず排出と切削性能に影響を与える.
ヘリカル溝は汎用加工に一般的です. - 先端角: 先端角度は、最初のカットと加工される材料の種類に影響します。.
例えば, 118 度の先端角は汎用の穴あけ加工に一般的です, 一方、硬い材料には 135 度の先端角が適しています。. - すくい角: すくい角は切削抵抗と切りくず生成に影響します.
ポジティブすくい角により切削抵抗が低減され、切りくず排出性が向上します。, 一方、負のすくい角は工具の強度と安定性を向上させます。.
7.5. ツールコーティング
考慮事項:
- 窒化チタン (錫): 優れた耐摩耗性と低摩擦を実現, 汎用加工に最適.
- 炭窒化チタン (TiCN): より高い硬度と耐摩耗性を実現, 高速加工に適しています.
- 窒化アルミニウムチタン (金): 優れた耐摩耗性と熱安定性を提供します, 高温・高速加工に最適.
- ダイヤモンドライクカーボン (DLC): 低摩擦と高い耐摩耗性を実現, 精密加工や非鉄材料の加工に適しています。.
- 窒化クロム (CrN): 優れた耐摩耗性と耐食性を提供します, 腐食環境での加工に適しています.
7.6. 工具の直径と長さ
考慮事項:
- 直径: 工具の直径は、加工されるフィーチャーのサイズと一致する必要があります。. 一般的に直径が大きいほど剛性が高く、より高い荷重に耐えることができます。.
- 長さ: 工具の長さは剛性と安定性に影響します。. 長い工具はたわみや振動が発生しやすくなります, 精度と工具寿命に影響を与える可能性があります.
7.7. ツールホルダーとクランプシステム
考慮事項:
- ツールホルダーの種類: 異なるホルダー (焼きばめ, 油圧, 機械的) さまざまなレベルの精度と保持力を提供します. 焼きばめホルダ, 例えば, 高い精度と剛性を実現.
- クランピングシステム: クランプ システムは、加工中の安定性と精度を確保するために工具を所定の位置にしっかりと保持する必要があります。.
7.8. クーラント供給システム
考慮事項:
- 内部クーラント: 内部クーラント供給を備えたツールは、切りくず排出を改善し、熱を低減します, 工具寿命の延長と表面仕上げの向上.
- 外部クーラント: 外部冷却システムはよりシンプルですが、深穴穴あけや高速加工ではそれほど効果的ではない可能性があります.
7.9. コストと予算
考慮事項:
- 初期費用: ツールの初期費用, 特殊なコーティングや材料を含む.
- 運営コスト: 交換などの継続的な費用, メンテナンス, そしてダウンタイム.
- 投資収益率 (ROI): 生産性の向上などの要素を考慮して、潜在的な ROI を評価します, サイクルタイムの短縮, そして品質の向上.
8. CNC ツールの革新
CNC加工の分野は常に進化しています, 材料の進歩によって推進される, コーティング, および設計技術.
これらの革新はツールのパフォーマンスを向上させることを目的としています, 工具寿命を延ばす, 精度を高める, 生産性を向上させます.
CNC ツールの主要な革新の一部を紹介します。:
8.1. 高度なコーティング
ナノ構造コーティング:
- 説明: ナノ構造のコーティングは、ナノメートルスケールの層または粒子で構成されます。, 分子レベルで強化された特性を提供します.
- 利点: 硬度の増加, 接着力の向上, 耐摩耗性と耐腐食性が向上.
- 説明: DLC コーティングはダイヤモンドの特性を模倣します, 非常に高い硬度と低摩擦を実現.
- 利点: 摩擦の低減, 耐摩耗性の向上, 高速加工や精密アプリケーションでのパフォーマンスの向上.
8.2. 新しい工具材料
立方晶窒化ホウ素 (CBN):
- 説明: CBNはダイヤモンドに次いで硬い材料の一つです, 非常に硬い材料の加工に最適です.
- 利点: 優れた耐摩耗性, 高い熱安定性, 硬化鋼および超合金の機械加工への適合性.
多結晶ダイヤモンド (PCD):
- 説明: PCD 工具は合成ダイヤモンド粒子が結合して作られています, 優れた硬度と耐摩耗性を提供します.
- 利点: アルミニウムや銅などの非鉄材料の加工に最適, 工具の摩耗を軽減, 表面仕上げの向上.
8.3. スマートツールとセンサー
プロセス中の監視:
- 説明: センサーを備えたスマートツールは工具の摩耗を監視できます, 切削抵抗, リアルタイムの温度と.
- 利点: 問題の早期発見, 最適化されたツールの使用法, ダウンタイムの削減.
適応制御システム:
- 説明: 適応制御システムが加工パラメータを調整します (スピード, 送り速度, 切込み深さ) センサーからのリアルタイムデータに基づく.
- 利点: 精度の向上, 工具の摩耗を軽減, より良い表面仕上げ.
8.4. デジタルツインテクノロジー
仮想シミュレーション:
- 説明: デジタルツインテクノロジーにより加工プロセスの仮想レプリカを作成, 実際の加工前にシミュレーションと最適化が可能.
- 利点: セットアップ時間の短縮, 精度の向上, 物理的なプロトタイプを使用せずに、さまざまなツールや機械加工の戦略をテストする機能.
9. 結論
CNC 工作機械は製造現場を変革しました, 比類のない精度と効率を提供します.
あなたが熟練した機械工でも、この分野の初心者でも, さまざまな種類の CNC 工作機械とその用途をしっかりと理解することが重要です.
特定のニーズに合わせて適切なツールを選択することにより、, プロジェクトが最高水準の品質とパフォーマンスで完了することを保証できます。.
