球面加工のカスプ高さについて

質問

ワーク半径が１５～３０を、ボールエンドミルで球面加工をしようと思うのですが、仕上げ面と磨耗の両面を考慮して、カスプ高さを大体どのぐらいに設定して加工されるか教えてください。
よろしくお願いします。

球面加工の目的ですが、「仕上げ加工においてワークのRに対して工具のｒを何％にすればいいのか」を研究テーマにしています。ツールパスはカスプ高さ一定で等高線加工です。
?カスプ高さの設定で、着目しているのが仕上げ面なので工具磨耗は考えていないのですが、カスプ高さをこのぐらいにするとゆう、一般的な大体の範囲（数値）はないのでしょうか？
?また工具のｒの違いによる仕上げ面への影響をみるには、カスプ高さを大きめか小さめのどちらがよいと考えられますか？
?それと下記の条件で一刃当たりの送りはどのくらいに設定するのがいいと思われますか？
加工条件は、工作機械は森精機のAccumill4000（スペック：最高主軸回転速度2000[1/min]、早送り速度48000[mm/min]、ツールシャンク形式BT30）、仕上げ代0.2[mm]、クーラントはエアー、工具は(Al，Ti)Nコ－ティング超硬ボールエンドミル、材料はダイス鋼SKD61(HRC53)です。
また、研究テーマに関してなにかご意見がありましたら、お聞かせください。
わからないことだらけで多くなってしまいましたが、お願いします。

回答No.2

noname#230359

切削加工素人の私がでるところでは無いような気がしますが、あさはかな知識の中でで回答させていただきます。

?　カスプ高さを１μｍ～２μｍに設定すれば６．３Ｒｚは十分に出せると思います。（通常私が接している鍛造金型においてはこのくらいの設定にしています。）
?　私には判断しかねますが、私が検証するとすれば粗いと判断しにくくなると思いますので『?』くらいの設定でまずは行うと思います。
?　理論的にはカスプ高さから判断したピッチと同じ一刃当たりの送り量にするのが良いと思いますが・・・。（どこかの工具メーカーさんもこの様なことを言ってました。）

追加で書かせて頂きますが、私の経験から「仕上げ加工」は小径の工具で行う方が仕上がり面が綺麗になる傾向があると感じています。ただしこの場合工具の振れ、たわみ、びびりが無い状態が維持できる場合においてです。工具径が大きいほど工具の剛性が強く条件的に良いはずなのに思ったような面が得られないことがあります。特に平面、もしくは平面に近い角度の面ではこの様な現象が顕著に出ます。おそらく十分な切削速度が得られていない為と思われますが・・・。世の中には同時５軸加工の加工機もあり、マシン制御やＣＡＭで切削速度を一定に保つ加工も行われつつあると聞いています。私自身あさはかな経験しか無いので具体的なことは言えませんが、『切削速度』がポイントになるのかもしれませんね。
あと、ボールエンドミルの刃の研磨の仕方、精度はユニオンさんもしくは、日進さんが優れていると聞きます。このあたりも参考に研究してみてはどうかなと思います。（工具によって仕上がり面はかなり変わります。○立さんは？？？なところがあります。）

以上、うだうだ述べましたがひとつでも参考になればと思います。

お礼

さっそくのご回答ありがとうございます。
とても参考になりました。とりあえずカスプ高さはそのぐらいの条件でやってみようかと思います。
確かに、メーカーが違えばその仕上げ面もかわってくると思います。とりあえずは同じメーカー・品番の工具を用いて実験していき、メーカーの違いも見ていけたらと思います。
確かにボールエンドミルのRが大きいと、切削点における周速の変化が大きいためよくないことが、文献にも書いてありました。
?についてなのですが参考になったので、私が最近知ったことについて述べさせていただきます。ピッチpと一刃の送りfを一緒にするfp加工（f=p加工)は高効率加工(ピッチと送りで同じ仕上げ面が得られる)として知られているのですが、これは送り間とピッチ間のスカロップが、同じ生成メカニズムによって作られると基本的に想定されています。ですが実際は、ピッチ間のカスプは、純粋な平行移動の時にボールエンドミルの静的な球形の幾何学的な形により定義されます。しかし送り間のカスプは,刃先の動的な回転が,カスプの生成のメカニズムにおいて重要な役割を果たしているため、その生成メカニズムが異なるため、問題があるみたいです。そこで、パス間のカスプと送り間のカスプが同じになるような条件でfを決定します。計算過程は省略して、
ｆ＝1/3×(pの0.66乗）/(Rの0.13乗)
f:一刃の送り量、p:ピッチ(ピッチ間のカスプ高さから決定)、R:ボールエンドミル半径
おそらく銅の場合なのですが、理論値と実験値は大体一致したみたいです。
焼入れ鋼に関してはわからないのですが・・・長くなりましたがなにかの参考にしてください。

回答No.1

noname#230359

球面加工をしようとしている目的がわからないので、なとも言えませんが私の勝手な推測で返事をさせていただきます。

まず刃具磨耗から考えてみると、さまざまな条件で磨耗の度合いが変わってくると思います。

?材料の硬度　?使用する刃具（メーカー、材質、コーティング　etc）?加工条件（仕上げ代、クーラント　etc）　?加工機（主軸、ホルダー、処理能力　etc）

というように、少し考えただけでも条件が変われば磨耗状態も変わってくることが想像出来ると思います。加工しようとしている環境で磨耗量がどのくらい許容される範囲であるかが判れば切削できる距離がだいたいつかめると思いますからそこから求めたいだけの面粗度が得られるカスプ高さの設定にすればよいと思います。

ただ、半径が１５～３０の球面であればボールエンドミルの接触位置は常に同じところでは無いので理論的に考えれば面粗度を重視して設定しても良いような気がします。

以上、私がもしこのようなＣＡＭをすることがあれば考えるようなことを書きました。抽象的ですが、具体的な条件を教えていただければコメントしたいと思います。（ただし、今週は遅い時間にしか見れませんが・・・）

お礼

丁寧に教えていただいてありがとうございます。追記で詳しく書いておいたので見てみてください。(多くなってしまいましたが・・・)。お時間のある時でいいので宜しくお願いします。