1. 導入
CNCミリングは、現代の機械加工の中心にあります, 航空宇宙コンポーネントから自動車型まで、ショップがすべてを形作ることを可能にする.
適切なカッターと戦略を選択することは、一部の品質に影響するだけでなく、サイクル時間にも影響を与えます, ツールライフ, および全体的なコスト.
特に, フェイスミリング そして エンドミル加工 2つの基本的なアプローチを表します, それぞれが独特のメカニズムを備えています, 利点, と制限.
彼らの重要な違いを理解することによって, エンジニアは、材料除去率を最適化できます, 表面仕上げ, および寸法精度.
2. フェイスフライスとは何ですか?
フェイスミリングは、現代のCNC運用における大量の材料除去と平面上の表面の基礎として立っています.
カッターの回転軸を方向付けることにより 垂直 ワークピースに, フェイスミルズは、複数の挿入物を同時に引き付けます, 広く生産します, 高効率の平らな表面.
定義と基本的なメカニズム
顔のミリング, ツール 末梢歯 そして カッターフェイス どちらも材料を削除します. 通常, カッターボディがスパンします 50 mmから 250 mm 直径, ハウジング 8–16インデックス可能なインサート.
スピンドルが回転すると 1000–3000 rpm, カッターはaで表面をざっと読みます カットの浅い軸の深さ (ao≈1〜3 mm) そして 重いラジアルエンゲージメント (直径の30〜60％).
この組み合わせは最大化します 金属除去率 (MRR) - しばらく到達します 500–800cm³/min 軟鋼では、表面の完全性を維持します.
典型的なカッタージオメトリ
ほとんどのフェイスミルが使用しています インデックス可能な挿入ヘッド, クイックツールの変更とカスタマイズ可能な切断エッジを可能にします. 一般的なジオメトリには含まれます:
- 正方形または丸いインサート (8–12 mm刻まれた円) 一般的な製粉用
- ハイフィードインサート リード角度が低下しています (10–20°) MRRを後押しする
- ポジティブジオメトリーインサート 低い切断力と細かい仕上げの場合
スピンドル接続は通常、堅牢なテーパーを採用しています (猫 50 またはHSK 100) ランアウトを最小限に抑えるため (< 3 μm) 大量の切断荷重の下で安定性を確保します.
運動学の切断
フェイスミリングの運動学が強調します:
軸方向のエンゲージメント (に):
- パスあたりの厚さを削減するコントロール
- 典型的な範囲: 1–3 mmラフに, 0.2–0.5 mm仕上げ
ラジアルエンゲージメント (再):
- カットのカッター幅を決定します
- 多くの場合、カッター直径の30〜60％に設定してラフ化
フィード方向:
- 従来の製粉 (登る) 表面仕上げを強化しますが、ツールの摩耗が増加する可能性があります
- 登るミリング (下) ツール寿命を犠牲にして切断力を減らします
のバランス, 再, 歯ごとの供給 (FZ≈0.05–0.2 mm) チップ負荷と熱散逸を最適化します.
フェイスフライスの特徴
- 大きな直径カッター:
広い頭 (まで 250 mm) 高いMRRを提供し、広い表面をすばやくカバーします. - 浅い軸, 重いラジアルカット:
多くのインサートにカットを広げると、挿入ごとの負荷が減少します, 工具寿命を延ばす. - 表面仕上げ & 公差:
仕上げパスで (ilt 0.5 mm, fz≈ 0.05 mm), ショップが達成します RA 1.6-3.2 µm そして内部の平坦さ ±0.02 mm 以上 300 mm. - 機械 & ツーリングのニーズ:
剛性のある工場が必要です 40–60 kWスピンドル, ハイフロークーラント, 正確なツールホルダー (なくなる < 3 μm).
フェイスフライスのプロ
- 最大の金属除去:
MRRは超えることができます 700 cm³/min スチールで, 粗いサイクルを減らす 50%. - 優れた平坦性:
大規模な切断直径は、分かち線を排除し、最小限のパスで平面表面を生成します. - 効率的なチップ避難:
広いフルートジオメトリと高速チップはすぐにクリアになります, 復活と熱の蓄積を防ぐ. - 歯ごとの切断力が低い:
荷重を8〜16個に挿入すると、個々のチップの厚さが減少し、摩耗を挿入します.
フェイスフライスの短所
- 垂直壁アクセスが不十分:
カッタージオメトリは、狭いスロットまたはディープポケットを機械加工する機能を制限します。. - オーバーハング制約:
長いツール拡張機能 (L/D > 2:1) たわみとおしゃべりを紹介します, 特に細い空洞で. - おしゃべりの可能性:
より硬質の少ない機械でのラジアルエンゲージメントが高く、スピンドルやワークの共鳴を興奮させることができます. - 切り替えのダウンタイムを挿入します:
各インデックスストップには〜30〜60秒かかります, 長期的に非カット時間を追加します.
フェイスフライスのアプリケーション
- プレート表面 & デッキミリング:
平面性のある大きな鋳物やベッドをより良いレベリングします 0.02 mm 以上 300 mm. - 重い荒れ:
終了する前にキャスティングと鍛造でパスあたり3〜5 mmを削除する. - 死ぬ & カビのフライカット:
軽いスキムが通過します (ilt 0.5 mm) 精密なフライス加工に先立ってブロックレベルの平面化. - 予備的なスキムパス:
ミリメートルスケールのストックを削除して、エンドミリング機能のための表面を準備します.
3. エンドフライスとは何ですか?
エンドミリングは最も多くのものを表しています 多用途 現代のCNC加工の運用.
フェイスフライスとは異なります, カッターの軸がワークに垂直に立っている場所, エンドフライスは、ツールの軸を調整します 平行 (またはわずかな角度で) 表面に.
結果として, エンドミルズは、両方とも周辺で材料を誘導します そして 彼らのヒントで, 有効化 急落, スロッティング, そして 輪郭を描く 単一のツールパスで.
定義とコア切断の原則
エンドミルは、マルチフルートカッターを回転させ、定義されたツールパスに沿って翻訳することにより材料を除去します.
機械工はカッターをワークピースに突っ込むことができます, 次に、スロットまたはプロファイリングのために横方向に移動します. 重要なパラメーターには含まれます:
- ラジアルエンゲージメント (ae): 従事しているツールの直径の割合, から 5% (軽い仕上げ) まで 100% (フルスロッティング).
- カットの軸方向の深さ (AP): からの範囲 0.5 粗いパスで10〜25 mmに細かい仕上げのmm.
- 歯ごとの供給 (FZ): 通常、0.02〜0.15 mm/歯, ツールの直径と材料に応じて.
これらを変えることによって, オペレーターは材料の除去率のバランスをとります (MRR) - スチールで200〜400cm³/minを使用する - ツールの寿命と表面仕上げの要件.
典型的なカッタージオメトリ
エンドミルズは、さまざまなタスクに合わせて多種多様な形をしています:
- スクエアエンドミル: 鋭い角と2Dプロファイル用の平らな底; からの直径 2 mmから 32 mm.
- ボールエンドミルズ: 滑らかな3D輪郭の丸い先端; 4〜20 mmの直径のダイとカビの機械加工で一般的.
- コーナー半径エンドミル: 角に組み込みのフィレット, 強度と仕上げを組み合わせます; radiiから 0.5 mmから 3 mm.
さらに, 専門タイプ 含む マイクロエンドミル (直径 <2 mm) 細かい廊下と ラフィングエンドミル 鋸歯状のフルートを使用して、チップを破り、MRRをブーストします.
運動学の切断
エンドミリングの切断アクションは、ツールの向きとツールパスに依存します:
- プランジ切断: オペレーターは、ツールをワークピースに垂直に突っ込みます (完全なツールの長さまでのAP), その後、横方向の動きに移行します.
- スロッティング: カッターは80〜100％のラジアルエンゲージメントでパスに沿って移動します, 単一のパスでスロットを作成します.
- プロファイリング/輪郭: 軽いラジアルエンゲージメントで (5–30％), カッターは、複雑な2Dまたは3Dパスに従います, ポケットと輪郭を整形します.
スピンドル速度を調整する (500–10000 rpm, 直径に応じて) フィードレートで, 機械工は安定したチップ負荷を維持し、ツールのたわみを避けます.
エンドミリングの特徴
- 汎用性の高い深度制御: 軸方向とradialの両方の深さを広範囲にわたって調整できます, 1つのツールタイプでラフ化と仕上げに適応します.
- スロットとポケット: エンドミルズは、スロットの作成に優れています 0.5 mm幅 (マイクロツールを使用) ポケットまで 50 深さmm.
- 輪郭を描く複雑な形: ボールとコーナーラジウスエンドミルズは、3D表面に滑らかな移行を生成します, ホタテの高さがあります 0.02 mm.
- 荒加工 & 仕上げ: 粗いバリアントはAPを処理します >10 mmとae >50%, 仕上げカッターの洗練されたフルートはRA 0.4〜1.6 µmを達成します.
エンドミリングのプロ
- 3-d輪郭アクセス: エンドミルズは、タービンブレードプロファイルや医療用インプラントの表面など、複雑な幾何学を彫ります。.
- 高い垂直精度: 厳しい公差 (±0.01–0.02 mm) 壁や機能には、適切なコンポーネントが適合します.
- 制御されたチップの厚さ: AEを制限することにより <30%, ショップは切断力を減らし、一貫したツール摩耗を実現します.
- 幅広いツール選択: からの直径 0.5 mm (マイクロマシン) まで 50 MMは、膨大な材料と用途をサポートしています.
エンドミリングの短所
- 低いMRR対. 正面フライス加工: アグレッシブラーディングエンドミルでさえ、300〜400cm³/min前後, Face Millsが達成したことの約半分.
- 歯ごとの力: 深いカットは、個々のフルートに集中します, リスクエッジチッピング, 特に直径が小さい炭化物ツールで.
- ツールのたわみのリスク: ロングリーチエンドミル (L/D > 4:1) 負荷の下で偏向します, 寸法エラーまたはおしゃべりを引き起こします.
- 複雑なツールパスプログラミング: 効率的なスロッティングを生成します, トロコイド, または3軸の輪郭には、高度なカム戦略とサイクルの最適化が必要です.
エンドミリングのアプリケーション
- 精密スロッティング & ポケット: 機械加工キーウェイ, Tスロット, ±0.02 mmの内部空洞.
- 3-D表面仕上げ: 滑らかなカビを生成し、ボールノーズツールを使用して輪郭を描きます, RAを達成します <0.8 μm.
- 航空宇宙機能の彫刻: ミリング冷却穴, フルートパターン, マイクロエンドミルを使用したエンジンコンポーネントに関するテキスト.
- コーナーラウンド & 面取り: 1つのパスで切り身とチャンファーを生産します, セカンダリエッジブレークを排除します.
4. 顔対. エンドミル加工: 選び方
顔とエンドフライスの間で選択することは、いくつかの相互に関連する要因に依存します.
評価することにより 部分ジオメトリ, 材料除去の目標, 表面および耐性の要件, そして 機械機能, 効率と部分品質を最大化するために、最適な戦略を決定するか、両方の方法を組み合わせることができます。.
決定基準
部分ジオメトリ
- フラット, 広大な表面 (例えば. デッキ, フランジ) 当然のことながら フェイスミリング.
- スロット, ポケット, および3D輪郭が必要です エンドミル加工 正確なアクセスのため.
必要な平坦性 & 仕上げる
- フェイスミルは、±0.02 mm以内に平らになります 300 MMスパンとRA 1.6〜3.2 µmの粗さ.
- エンドミルは、局所的な特徴をより緊密な局所的に実現します - ververical壁は±0.01 mmになり、表面がRAに終了します 0.8 小さな領域でµm.
材料除去率 (MRR)
- 顔距離カッター付きの鋼鉄で500〜800cm³/分.
- エンドフライスは、ラフ化エンドミルであっても、約300〜400cm³/minの上にトップになります.
機械の剛性 & スピンドルパワー
- 重いフェイスフライス加工には、硬質マシンが必要です (40–60 kWスピンドル, CAT 50/HSK 100 先細り).
- エンドフライス、特にミクロまたは長領域のジョブは、高速スピンドルを需要があります (10 000–20 000 回転数) ツールオーバーハングを最小限に抑えました.
フェイスフライスと. エンドミリング - 比較テーブル
| カテゴリ | 正面フライス加工 | エンドミル加工 |
|---|---|---|
| 一次機能 | 大きく機械加工, 平面 | 機械加工スロット, ポケット, 輪郭, および3D機能 |
| 切断面 | カッターの底 (軸方向のエンゲージメント) | カッターの底部と側面 (軸方向の + ラジアルエンゲージメント) |
| 典型的なカッタージオメトリ | インデックス可能なインサート付きの大きな直径カッター (Ø50-250mm) | 固体炭化物またはHSSエンドミル (Ø3–50 mm), ボールノーズ, コーナー半径 |
材料除去率 (MRR) |
高い (まで 800 鋼のcm³/min) | 適度 (まで 400 cm³/min) |
| 歯ごとの供給 (FZ) | 0.1–0.3 mm/歯 | 0.02–0.15 mm/歯 |
| 達成可能な表面仕上げ | RA 1.6-3.2 µm | RA 0.8〜1.6 µmフィニッシュアプリケーション |
| 強み | 優れた表面の平坦性, 高い除去率, 良いチップ避難 | 複雑な機能へのアクセス, 小さな部品の高精度 |
| 弱点 | 垂直壁や深い空洞を機械加工することはできません; 長いオーバーハングでおしゃべりのリスク | 除去率の低下; 高アスペクト比でのツールのたわみのリスク |
| 一般的なアプリケーション | デッキミリング, ブロック表面, 重いプレートラフ | スロッティング, ポケット, プロファイルミリング, 3dカビの仕上げ |
| 機械要件 | ハイトルク, 幅広いカッターエンゲージメントのためのリジッドマシン | 高速スピンドル; 複雑な3軸または5軸の動きが可能です |
| ツールライフに関する考慮事項 | 摩耗を挿入します; 定期的なインデックスまたは交換が必要です | エンドミルの破損またはチッピング, 特に長期条件で |
ハイブリッド戦略のためのベストプラクティスガイドライン
- ステージ 1 - フェイスミルで荒い: 浅い軸方向と重いラジアルカットで70〜80％の在庫を削除します.
- ステージ 2 - セミフィニッシングパス: 中径エンドミルを使用します (AE〜30％, ap〜2 mm) コーナーと壁をトリミングします.
- ステージ 3 - 仕上げパス: 細かいエンドミルを使用します (FZ <0.05 mm, ap〜0.5 mm) 3D輪郭と厳しい許容範囲用.
- ツールパスを最適化します: エンドミルに適応除去を適用して、一定のチップ負荷を維持し、ツール摩耗を最小限に抑える.
- 振動を監視します: おしゃべりを避けるために、AEとFZを調整します, 特に長期のセットアップで.
5. 結論
顔と終了のフライスはそれぞれ、現代の機械加工において重要な役割を果たします.
フェイスミリングは、材料の除去と平面の品質を最大化します, エンドミリングが3Dジオメトリとタイトな機能のロックを解除している間.
パーツ設計を評価することにより, MRRターゲット, およびマシン機能, エンジニアは、最適な戦略、またはハイブリッドシーケンスを展開して達成できます 効率的, 高品質の生産.
前進します, のような革新 ハイフィードフェイスミル そして マイクロエンドミル 両方の方法の機能を拡張し続けます, ハイミックスでの関連性を確保します, 少量の, また、大量生産環境も同様です.
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