切削に必要な推力の計算

質問

治具の設計で悩んでいます。

ワークを油圧のリンククランプで固定し、下から油圧式の”ナチュラルロック”で保持し、バニシングドリルで無垢の部分を一発加工するのですが、ナチュラルロックの保持力をどの程度にしたら良いか分かりません。
（現在は、ナチュラルロックの保持力不足のため、まず下穴加工を行ってから、バニシングドリルを入れています。）

　刃具を製作しているツールメーカーも実際にどの程度の加工推力がかかるか測定していないそうなので、実測するしかないのでしょうか？

　もし、ドリル・エンドミルなどの加工推力を計算する事が出来ればある程度の参考になるのでは？と思っています。
加工条件によって、いろいろと制約があるかとは思いますが、何か参考になるような資料がありましたら、教えて頂けないでしょうか？

実際、ツールメーカーのカタログ内を探してみて、切削トルクの計算式はありましたが、加工推力までは載っていませんでした。

宜しくお願い致します。

回答No.2

noname#230359

スラスト荷重は刃先形状により変化するため、推力を計算する手立てはありません。ご存知の通り同じ周速・送り条件によるドリル加工でも、刃先にシンニングの無いものやｘ・ｓ等のシンニングのあるものでは推力に雲泥の差があります。最近ではＣＡＥ解析により、ある程度の予測はできるようになっていますが、ＨＷ・ＳＷ体制が整ってないと無理な話です。
　つまらない回答になってしまいますが、実測しかありません。若しくはツールメーカーにＣＡＥ解析をお願いするか、です(費用発生)。但し、データとして汎用性のあるものは得られませんので、ご注意下さい。

お礼

ありがとうございます。
ロードセルを使ってバニシングドリル加工時の実際の推力を測ることにしました。

回答No.1

noname#230359

ドリルの切削抵抗の式は一応あります．理論式と言うより実験式です．
私の経験上では，あくまでも参考にしかなりませんけど．
とりあえず，トルク：Ｍとスラスト：Ｔの式を示します．
Ｍ＝4.04*k1*S＾0.8*D＾1.8 (kgf-cm)
Ｔ＝82.93*k2*S＾0.85*D
ここで，S=送り(mm/rev)，D=ドリル径(mm)，k1,k2は係数
k1,k2は，表示が現JISとは異なりますが，表によると
　　　　　k1－k2
快削鋼　 1.0-1.0
S20C 1.6-1.4
S35C 1.3-1.4
Ni-Cr 1.6-1.4
工具鋼 1.7-1.7
鋳鉄 0.5-0.6
SUS 1.21.8-??
となっています．
ただし，スラストは，シンニングの影響を大きく受けるので計算結果と実際の値が大きく異なるのは仕方がありません．ドリル加工は，すくい角と切削速度が切れ刃の位置で変わってくるので，計算は非常に困難です．もっと本格的に計算したい場合は，切れ刃の半径方向の位置と切削速度ならびにすくい角の関係を求めて，二次元切削の基本式に代入して半径で積分して見て下さい．電卓で計算できるレベルはこの程度までです．あとはFEMを使うしかないと思います．

お礼

ありがとうございます。
ところでアルミの場合の係数はいくつでしょうか？