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旋削加工で内径面粗さRa0.8以下を安定して加工する方法
- お世話になります。内径面粗さの指示がRa0.8以下のパイプ加工を旋削加工で行っております。現在は旋削のみではRa0.8以下が満足できないのでバニシング加工で仕上げておりますがコストが合わず何とかバニシング無しでRa0.8以下を安定して確保したいと考えており何か良い方法を伝授いただけないかと思い投稿いたしました。
- ＜部品形状＞形状：パイプ形状全長：39.0 (+0.03/-0.05)外径：Φ19.022～Φ19.072内径：Φ15.784～Φ15.809 (Ra0.8以下)＜材料＞ 被削材：S45C（生材）サイズ：Φ22.0（ミガキ）Φ20.0も入手可能でしたが、ワーク剛性を持たせる為、あえてΦ22.0を選定しています。＜加工機＞ CNC旋盤 （コレットチャック使用）主軸最高回転数 4000(min-1)
- 現状の方法ではRa0.2～0.4程度で安定しています。各メーカーのインサートで複数の切削条件でテストカットを実施しましたが切削面は非常に粗く毟れているような感じです。内径がビビッているわけではありません。刃先R0.8の場合、理論上は送りを0.07(mm/rev)以下で設定すればRa0.8以下となりますがRa0.5～1.6と非常に不安定です。（刃先R0.4でもテストしました）刃具の取付精度（芯高等）は特に問題ありません。外径粗さは厳しくありませんが挽目も内径よりも綺麗に仕上がっており、粗さもRa1.2以下にはなっております。
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ビビリが発生しているわけではないが、切削面は非常に粗く毟れている ような感じで、Ra0.5～1.6と非常に不安定という訳ですね。 切削加工での教科書的な対策としては、 ・切れ味の良いポジのインサートを用いる ・切れ味の良い研削級のインサートを用いる もしくは、ワイパータイプのインサートを用いる ・インサートの材種は被削材との親和性の低いサーメットもしくは コーテッドサーメットを用いる ・中仕上げと同様に、剛性の高い超硬ボーリングバーを用いる が考えられます ワイパーインサートは倣い加工に対応しにくいといった難点がありますが、 単純な内外径加工では面粗さ向上or加工能率向上に威力を発揮します 一般的な送り速度であれば、サライ刃の効果で、理論上の面粗さは格段に 向上します 切削抵抗(背分力)が大きいのですが、仕上げに特化して使用すれば、恐らく 本案件でも効果を発揮すると期待します 下記参考に一例を示します、この例では、CCMTタイプが良いでしょう 各切削工具メーカ共にワイパーインサートを商品化していると思いますので、 馴染みのメーカで探してみてください (1)(3)さんご指摘の理論面粗さ Rz(t)＝f^2/8R は、刃先R形状が切削面 へ完璧に転写された時の計算上の値です 例えば単結晶ダイヤモンドのバイトで無酸素銅を切削すると、極めて精度 よく転写されますが、それでもなかなか理論面粗さ通りにはなりません 鋼材の加工では理論値の5倍以上になっても不思議ではありませんが、送り の2乗に比例、刃先Rに反比例する考え方は不変です 雑記まで 回答(4) >>ツールの理屈と相反する加工抵抗の増大やリターンマークを如何に >>解決するかですのでトライあるのみ 何を言ってるかさっぱりワケワカメで回答の態をなさず いったい何をトライするのでしょう？ 回答(1)さんの追記を１億回読んで理解してから回答されてはいかが
その他の回答 (3)
ツールの理屈と相反する加工抵抗の増大やリターンマークを如何に解決するかですので、 トライあるのみです。
お礼
ご回答ありがとう御座います。 お礼が遅くなり大変失礼致しました。 おっしゃるとおりどこまで追求できるかトライします。
いつも言うように ノーズRはでかいほうが粗さは有利 ↑ 理論粗さの計算式より ノーズRを小さくするのは コーナーを仕上げるため 内径の粗さが悪くなるのは 工具剛性 切削油が届かない が 原因 Ra0.8が通しなら リーマーで抜くのが吉
お礼
早速ご回答頂きありがとう御座います。 内部給油ではないので切削油は充分ではないかもしれません。 リーマーも当初は検討しましたが、加工機の能力、コスト面を 考えると厳しかったので断念しました。 但し、選択肢の一つとしてリーマーも残しておくように 致します。 ありがとう御座いました。
ちょっと単位の確認ですが > ・刃先R0.8の場合、理論上は送りを0.07(mm/rev)以下で設定すれば > Ra0.8以下となりますがRa0.5～1.6と非常に不安定です。 理論面粗さ Ry ≒ 0.07^2 / ( 8 * 0.8 ) ≒ 0.00077 mm = 0.77 μm 必要な面粗度は Ra0.8 でしょうか？ それとも Rz0.8 でしょうか？ 理論面粗さで計算しているのは最大高さですから、 算術平均粗さRaとは異なる指標です。 Ra0.8を出すなら、凡そRz3.2以下を狙えば良いので、送りはもっと上げても良い計算。 因みに実績値から言うとノーズR0.4 f0.1でもRa0.8以下は出ています。 １つの参考までに。 さて、毟れっぽいという事から、基本的な原因は構成刃先が考えられるので その対処方法としては以下の様な物が考えられます。 （１）工具材質不一致 可能ならコーテッドサーメットを使う。 また注意点として耐欠損性を重視しているサーメットは使わない。 コーテッド超硬を使う場合には切込み量をそれなりに確保する必要があり それだと寸法管理や切屑処理の観点から難しい。 （２）切削温度が低すぎる 周速を100m/min以上、出来れば150m/minくらいまで上げる。 回転数で言うと2000min-1以上、出来れば3000min-1くらい。 （３）工具の切れ味が悪い。 ホーニングの無い、シャープエッジの研ぎ付けブレーカを選ぶ。 （４）切込み量の設定が不適切 少なすぎても多すぎても良くないが、毟れている状態は どちらかと言うと過小となっている可能性が高い。 切屑の形状なども見ながら適正な切込み量に設定する。 （５）同様に送り速度が不適切 送り速度も過小となっても面粗度が悪化します。 Rzが理論面粗度の３倍以上となった場合には基本的に切削条件が悪い。 こういう場合に送りを下げたりノーズRを大きくしても改善は見込めない。 まず粗さチャートの波形が安定する様にする事が先決。 その為には、例えばワイパーチップに変えて送りを上げるなども一案。 Raは出てるのにRzが外れるとかでは無いので、一旦この辺でどうでしょうか？ あと実際に試した工具の型式と加工条件などはきちんと具体的に書くようにして下さい。 色々試しましたでは何をどう試したのかさっぱり分かりません。 QAサイトで適切な回答を得る為には不可欠な事です。
お礼
お問合せ頂きありがとう御座います。 面粗度はRa0.8です。 私の計算は間違っていたでしょうか？ 細かく御教示頂きありがとう御座いました。 また情報不足について失礼致しました。 御教示いただいた内容を元に再度ひとつずつ 要因を探りながらテストしてみます。
お礼
いつもお世話になっております。 また早期ご回答ありがとう御座います。 切れ味重視でテストは行っておりましたが ワイパーはまだトライしておりませんでした。 まずは各メーカーさんに相談してワイパーで テストしてみます。 今後とも宜しくお願いいたします。 追記頂きありがとう御座いました。 理論面粗さについてこれまでの認識が少し 間違っていたようです。 御教示頂きありがとう御座いました。