加工方法

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旋回

 

旋削中、ワークピースが回転して主な切削動作が形成されます。工具が平行な回転軸に沿って移動すると、内側と外側の円筒面が形成されます。ツールは軸と交差する斜線に沿って移動し、円錐面を形成します。プロファイリング旋盤や CNC 旋盤では、工具を制御して曲線に沿って送り、特定の回転面を形成できます。フォーミングバイトを使用し、横送りしながら回転面の加工も可能です。旋削加工では、ねじ面、端面、偏心軸の加工も可能です。旋削精度は一般的にIT8~IT7、表面粗さは6.3~1.6μmです。仕上げ時にはIT6~IT5に達し、粗さは0.4~0.1μmに達することがあります。旋削加工は生産性が高く、切削プロセスがよりスムーズで、工具が簡単です。

 

 

フライス加工
主な切削動作は工具の回転です。水平フライス加工では、フライスの外面の刃によって平面が形成されます。エンドミル加工では、フライスの端面刃によって平面が形成されます。フライスの回転速度を上げると、切削速度が向上し、生産性が向上します。しかし、フライス刃の切り込みや切り込みにより衝撃が生じ、切削加工中に振動が発生しやすいため、面品位の向上には限界があります。この衝撃は工具の磨耗を悪化させ、しばしば超硬インサートの欠けにつながります。通常のワーク切断時はある程度の冷却が得られるため放熱条件が良くなります。フライス加工時の主移動速度とワーク送り方向の同方向または逆方向により、ダウンミーリングとアップミーリングに分けられます。
1. クライムミリング
ミーリング力の水平分力はワークの送り方向と同じになります。一般的にワークテーブルの送りねじと固定ナットの間には隙間があります。そのため、切削抵抗によりワークとテーブルが一体となって前進しやすく、送り速度が急峻になることがあります。増加し、ナイフの原因となります。鋳物や鍛造品など表面が硬いワークをフライス加工する場合、ダウンフライスの歯が最初にワークの硬い肌に接触し、フライスの摩耗が悪化します。
2.アップミリング
ダウンミリング時に発生する移動現象を回避できます。アップカットフライス加工では、切削の厚さがゼロから徐々に増加するため、切削硬化された加工面上で刃先が圧迫されたり滑り始めたりし、工具の摩耗が加速されます。また、アップミーリングでは加工力によりワークが浮き上がり、振動が発生しやすいというデメリットがあります。
フライス加工の加工精度は一般にIT8~IT7に達し、表面粗さは6.3~1.6μmです。
通常のフライスは基本的に平面の加工しかできませんが、フォーミングフライスは固定曲面の加工も可能です。CNC フライス盤は、ソフトウェアを使用して、CNC システムを通じて特定の関係に従ってリンクされる複数の軸を制御し、複雑な曲面をフライス加工することができます。この際、ボールエンドミルが一般的に使用されます。CNC フライス盤は、インペラ機械のブレード、コア、金型のキャビティなど、複雑な形状のワークピースを加工する場合に特に重要です。

 

 

プレーニング
かんな加工では、工具の往復直線運動が主な切削動作となります。したがって、かんな加工速度をあまり速くすることができず、生産性が低くなります。プレーニングはフライス加工よりも安定しており、その加工精度は一般にIT8~IT7に達し、表面粗さはRa6.3~1.6μm、精密プレーニング平坦度は0.02/1000に達し、表面粗さは0.8~0.4μmです。

 

 

研削

 

研削加工は、砥石などの研磨工具を用いてワークを加工する加工であり、主な動作は砥石の回転です。砥石の研削プロセスは、実際には、工作物の表面における砥粒の 3 つの作用、つまり切断、彫刻、滑りの組み合わせです。研削を行うと、切れ味が落ちて砥粒自体が徐々に鈍くなり、切れ味が悪くなり、切削力が増大します。切削力が接着剤の強度を超えると、丸くて鈍い砥粒が剥がれ落ち、新しい砥粒の層が露出し、砥石の「自己研磨」が形成されます。ただし、切りくずや研磨粒子がホイールに詰まる可能性はあります。そのため、一定時間研削した後、ダイヤモンドバイトで砥石をドレッシングする必要があります。
研削の際、刃数が多いため安定した高精度な加工が可能です。研削盤は仕上げ工作機械であり、研削精度はIT6〜IT4に達し、表面粗さRaは1.25〜0.01μm、さらには0.1〜0.008μmに達することができます。研削加工のもう一つの特徴は、硬化した金属材料を加工できることです。したがって、最終処理ステップとしてよく使用されます。研削時には多量の熱が発生するため、冷却のために十分な切削液が必要です。さまざまな機能に応じて、研削は円筒研削、内部穴研削、平面研削などに分けることもできます。

 

 

 

穴あけとボーリング

 

ボール盤では、ドリルビットで穴を回転させることが最も一般的な穴加工方法です。穴あけの加工精度は低く、一般に IT10 に達するだけであり、表面粗さは一般に 12.5 ~ 6.3 μm です。穴あけ加工後、中仕上げや仕上げ加工としてリーマ加工やリーマ加工を行うことが多いです。リーマドリルはリーマ加工に使用され、リーマツールはリーマ加工に使用されます。リーマ精度は一般的にIT9~IT6、表面粗さはRa1.6~0.4μmです。リーマ加工やリーマ加工を行う場合、ドリルビットとリーマは通常、元の下穴の軸に追従するため、穴の位置精度を向上させることはできません。ボーリングは穴の位置を修正します。ボーリング加工は中ぐり盤または旋盤で行うことができます。ボーリングマシンでボーリングを行う場合、ボーリング工具は基本的に旋削工具と同じですが、ワークピースは動かず、ボーリング工具は回転します。ボーリング加工精度は一般的にIT9~IT7、表面粗さはRa6.3~0.8mmです。。
穴あけボーリング旋盤

 

 

 

歯面加工

 

歯面の加工方法は成形法と生成法に大別されます。フォーミング法により歯面を加工する工作機械は通常のフライス盤が一般的であり、工具はフォーミングフライスであり、工具の回転運動と直線運動という単純な2つの加工動作が必要である。創成法により歯面を加工する工作機械としては、ホブ盤や歯車形加工機などが一般的です。

 

 

 

複雑な表面処理

 
3次元曲面の加工には、倣い加工やCNCフライス加工、あるいは特殊な加工方法が主に採用されます(8章参照)。コピーミリングにはマスターとしての試作品が必要です。加工中、ボールヘッドの倣いヘッドは常に一定の圧力で試作品表面に接触しています。倣いヘッドの動きはインダクタンスに変換され、加工増幅によりフライス盤の3軸の動きを制御し、曲面に沿って移動するカッタヘッドの軌跡を形成します。フライスカッターは主に、プロファイリングヘッドと同じ半径のボールエンドフライスカッターを使用します。数値制御技術の出現により、より効果的な表面加工方法が提供されます。CNCフライス盤やマシニングセンターで加工する場合、座標値に合わせてボールエンドフライスで1点1点加工します。マシニング センターを使用して複雑な表面を加工する利点は、マシニング センターに数十の工具が装備された工具マガジンがあることです。曲面の荒加工と仕上げ加工では、凹面の曲率半径に応じて工具を使い分けることができ、適切な工具を選択することができます。同時に、穴、ネジ、溝などのさまざまな補助面を 1 回の設備で加工できます。これにより、各面の相対位置精度が完全に保証されます。

 

 

 

特殊加工

 

 

特殊加工法とは、従来の切削加工法とは異なり、化学的、物理的(電気、音、光、熱、磁気)、電気化学的手法を用いて被削材を加工する一連の加工法の総称です。これらの加工方法には、化学加工 (CHM)、電気化学加工 (ECM)、電気化学加工 (ECMM)、放電加工 (EDM)、電気接触加工 (RHM)、超音波加工 (USM)、レーザー ビーム加工 (LBM)、イオン ビーム加工 (IBM)、電子ビーム加工 (EBM)、プラズマ加工 (PAM)、電気油圧加工 (EHM)、アブレシブ フロー加工 (AFM)、アブレシブ ジェット加工 (AJM)、リキッド ジェット加工 (HDM)各種複合加工。

1.放電加工
放電加工は、工具電極とワーク電極間の瞬間的な火花放電によって発生する高温を利用して、ワークの表面材料を侵食し、加工を行うものです。放電加工機は一般に、パルス電源、自動送り機構、工作機械本体、作動液循環濾過システムから構成されています。ワークは機械テーブル上に固定されます。パルス電源は加工に必要なエネルギーを供給し、その2極はそれぞれ工具電極とワークに接続されています。送り機構により駆動された作動流体中で工具の電極とワークが接近すると、電極間の電圧によりギャップが破壊され火花放電が発生し、多量の熱が放出されます。ワークピースの表面は熱を吸収すると非常に高温(10000℃以上)に達し、溶融またはガス化によって局部材料がエッチングされ、小さなピットが形成されます。作動流体循環濾過システムは、洗浄された作動流体を一定の圧力でツール電極とワークピースの間の隙間に通過させ、適時に電気腐食生成物を除去し、作動流体から電気腐食生成物を濾過します。複数回の放電により、ワーク表面に多数のピットが発生します。ツール電極は送り機構の駆動により連続的に下降し、その輪郭形状がワークに「コピー」されます(ツール電極の材料も侵食されますが、その速度はワーク材料の速度よりもはるかに遅いです)。特殊な形状の電極工具を使用して対応するワークを加工する放電加工機
① 硬くて脆い、強靱で柔らかい、高融点の導電性材料の加工。
②半導体材料および非導電性材料の加工。
③ 様々な種類の穴、湾曲した穴、小さな穴を加工します。
④ 鍛造金型、ダイカスト金型、プラスチック金型などの各種三次元曲面キャビティの加工。
⑤切断、切断、表面強化、彫刻、銘板やマークの印刷などに使用されます。
ワイヤー電極を備えた2Dプロファイル形状のワークを加工するためのワイヤー放電加工工作機械

2. 電解加工
電解加工は、電解質中での金属の陽極溶解の電気化学原理を使用してワークピースを形成する方法です。ワークは直流電源のプラス極に、ツールはマイナス極に接続され、両極間には小さな隙間(0.1mm~0.8mm)が保たれます。一定の圧力(0.5MPa~2.5MPa)を持った電解液が両極間の隙間を15m/s~60m/sの高速で流れます。ツール陰極をワークに連続的に供給すると、ワークの陰極側表面では陰極形状に応じて金属材料が連続的に溶解し、高速電解液により電解生成物が除去されます。したがって、工具プロファイルの形状はそれに応じてワークピース上に「コピー」されます。
①動作電圧が小さく、動作電流が大きい。
② 複雑な形状の輪郭やキャビティを簡単な送り動作で一度に加工します。
③難加工材の加工が可能です。
④放電加工機の約5~10倍の高い生産性。
⑤ 加工時の機械的切削力や切削熱が無く、変形しやすい部品や薄肉部品の加工に適しています。
⑥平均加工公差は約±0.1mmに達します。
⑦ 付帯設備が多く、面積が広くコストが高い。
⑧電解液は工作機械を腐食させるだけでなく、環境を汚染しやすくなります。電解加工は主に、穴、キャビティ、複雑な形状、小径の深穴、ライフリング、バリ取り、彫刻の加工に使用されます。

3. レーザー加工
ワークのレーザー加工はレーザー加工機によって行われます。レーザー加工機は通常、レーザー、電源、光学システム、機械システムで構成されています。レーザー(一般的に使用される固体レーザーやガスレーザー)は、電気エネルギーを光エネルギーに変換して必要なレーザー光線を生成し、光学系で集光してワークに照射して加工します。ワークピースは 3 座標の精密ワークテーブルに固定され、数値制御システムによって制御および駆動され、加工に必要な送り動作が完了します。
①工作機械が不要です。
②レーザー光のパワー密度が非常に高く、加工が難しい金属・非金属材料であればほぼ全ての加工が可能です。
③ レーザー加工は非接触加工のため、ワークに力を加えても変形しません。
④レーザーによる穴あけ、切断の速度が非常に速く、加工部周囲の材料は切断熱の影響をほとんど受けず、ワークの熱変形も非常に小さいです。
⑤ レーザーカットのスリットが狭く、刃先品質が良い。レーザー加工は、ダイヤモンド伸線ダイス、時計の宝石ベアリング、空冷ダイバージェントパンチの多孔質外皮、エンジンの燃料噴射ノズルや航空エンジンのブレードなどの小穴加工、各種金属材料の切断などに幅広く使用されています。そして非金属材料。。

4.超音波処理
超音波加工とは、超音波周波数(16KHz~25KHz)で振動する工具の端面を加工液中の懸濁砥粒に衝突させ、その砥粒がワーク表面に衝突して研磨することでワークの加工を実現する方法です。 。超音波発生器は、電源周波数の交流電気エネルギーを一定の出力で超音波周波数の電気振動に変換し、トランスデューサーを介して超音波周波数の電気振動を超音波機械振動に変換します。~0.01mmを0.01~0.15mmに拡大し、工具を振動させます。工具端面が加工液中の浮遊砥粒に振動衝撃を与えることで、連続的に被加工面を高速で叩き研磨し、加工領域の材料を非常に微細な粒子に粉砕して叩きつけます。それを下げてください。各ブローの材料は非常に少ないですが、ブローの頻度が高いため、ある程度の処理速度が得られます。作動流体の循環流により、衝突した材料粒子は時間内に除去されます。工具が徐々に挿入されると、その形状がワークピース上に「コピー」されます。
難削材を加工する場合、超音波振動は、超音波旋削、超音波研削、超音波電解加工、超音波ワイヤーカットなどの他の加工方法と組み合わせて複合加工されることがよくあります。2つ以上の加工方法を組み合わせ、それぞれの長所を補い、ワークの加工効率、加工精度、表面品位を大幅に向上させる複合加工方法です。

 

 

 

処理方法の選択

 

加工方法の選択では、主に部品の表面形状、寸法精度と位置精度の要件、表面粗さの要件に加え、既存の工作機械、工具、その他のリソース、生産バッチ、生産性、経済的および技術的分析が考慮されます。およびその他の要因。
一般的な表面の加工ルート
1. 外面の加工ルート

  • 1.荒旋削→中仕上げ→仕上げ:

最も広く使用されており、IT≧IT7、▽≧0.8の外周円を加工可能

  • 2. 荒旋削→中仕上げ旋削→荒研削→精密研削:

IT≧IT6、▽≧0.16の焼入れ要件を持つ鉄金属に使用されます。

  • 3. 荒旋削→中仕上げ旋削→仕上げ旋削→ダイヤモンド旋削:

非鉄金属、研削に適さない外面用。

  • 4. 2をベースに荒旋削→中仕上げ→荒研削→細研削→研削、超仕上げ、ベルト研削、鏡面研削、または仕上げ研磨を行う。

粗さを低減し、寸法精度、形状、位置精度を向上させることが目的です。

 

2. 穴の加工ルート

  • 1. ドリル → 粗引き → 細引き:

ディスクスリーブ部品の量産用の内穴、シングルキー穴、スプライン穴の加工に使用され、安定した加工品質と高い生産効率を実現します。

  • 2. ドリル→拡張→リーム→ハンドリーム:

中小穴の加工、リーマ加工前の位置精度修正、リーマ加工による寸法・形状精度・面粗さの確保に使用します。

  • 3. ドリリングまたは荒ボーリング→中仕上げボーリング→ファインボーリング→フローティングボーリングまたはダイヤモンドボーリング

応用:
1) 単品小ロット生産のボックスポア加工。
2) 高い位置精度が要求される穴加工。
3) 比較的大きな穴径はφ80mm以上で、ブランク材にはすでに鋳造穴または鍛造穴が存在します。
4) 非鉄金属には、サイズ、形状、位置の精度と表面粗さの要件を確保するためにダイヤモンド ボーリングが施されています。

  • 4./ドリリング(荒ボーリング)荒研削→中仕上げ→精密研削→研削または研削

用途:高精度が要求される焼き入れ部品の加工や穴加工。
例証します:
1) 最終的な穴の加工精度は作業者のレベルに大きく依存します。
2)極小穴の加工には特殊な加工方法を採用しています。

 

3.平面加工ルート

  • 1. 荒加工→中仕上げ加工→仕上げ加工→高速加工

平面加工によく使用され、加工面の精度や面粗さなどの技術要求に応じて柔軟に加工アレンジが可能です。

  • 2./荒カンナ→セミファインカンナ→細かいカンナ→ワイドナイフの細かいカンナ、削りまたは研削

広く使用されていますが、生産性は低いです。細長い面の加工によく使用されます。最終的なプロセスの配置は、機械加工された表面の技術的要件にも依存します。

  • 3. フライス加工(平削り)→中仕上げ(平削り)→荒研削→精研削→研削、精密研削、ベルト研削、研磨

機械加工された表面は焼入れされ、最終プロセスは機械加工された表面の技術的要件によって異なります。

  • 4.引く→細かく引く

大量生産では、表面に溝や段差が生じます。

  • 5. 旋削→中仕上げ旋削→仕上げ旋削→ダイヤモンド旋削

非鉄金属部品の平面加工。


投稿日時: 2022 年 8 月 20 日