CNC フライス加工は強力で多用途です 機械加工プロセス これにより、正確かつ複雑な部品の製造が可能になります。 ただし、CNC フライス加工中に機械工が遭遇する一般的な問題の XNUMX つはびびりです。 機械加工の文脈におけるびびりとは、切削中に発生する望ましくない振動または発振のことです。 表面仕上げの低下、工具寿命の短縮、さらには機械の損傷につながる可能性があります。 この包括的なガイドでは、CNC フライス加工におけるびびりの原因を調査し、効果的にびびりを軽減または除去するための幅広いヒントとテクニックを提供します。

おしゃべりを理解する CNCフライス

CNC フライス加工におけるビビリとは何ですか?

CNC フライス加工におけるびびりは、加工プロセス中に発生する破壊的で有害な現象です。 これは、工作機械、ワーク、または切削工具の不要な振動または発振として現れます。 この現象は、多くの場合、独特で不快なノイズを特徴とし、機械加工作業に重大な影響を与える可能性があります。 おしゃべりをより包括的に理解するために、その主要なコンポーネントとダイナミクスを分析してみましょう。

Chatter の主なコンポーネント:

1. 工作機械: CNC 工作機械 (その構造コンポーネント、スピンドル、および ベアリング剛性が不足していたり​​、適切にメンテナンスされていなかったりすると、びびりの原因になる可能性があります。
2. ワークピース: 加工される材料とその特性 (硬度や治具など) はびびりに影響を与える可能性があります。
3. ツーリング: 切削工具、その形状、状態、材質の選択は、びびりの発生に大きな影響を与える可能性があります。
4. 切削パラメータ: 送り速度、切削速度、切込み深さを含む切削パラメータの選択は、加工プロセスの安定性に影響を与える可能性があります。

おしゃべりのダイナミクス:

びびりは、切削工具に作用する力と被削材の抵抗との間にアンバランスがあるときに発生します。 この不均衡は振動を引き起こし、次のようなさまざまな悪影響をもたらす可能性があります。

• 表面仕上げが悪い: びびりによる振動により、機械加工部品に不規則で粗い表面仕上げが残り、品質と精度が低下する可能性があります。
• 工具寿命の短縮: 工具内での一定の急速な振動は、工具の過度の摩耗を引き起こし、工具の寿命を大幅に縮める可能性があります。
• 機械の損傷: びびりに長時間さらされると、CNC マシン自体の完全性が危険にさらされる可能性があります。 時間の経過とともに、機械的ストレスが蓄積すると、高額な修理やダウンタイムが発生する可能性があります。
• 生産性の損失: びびりがあると、問題を軽減するために切削速度または送りを下げる必要が生じることが多く、その結果、加工時間が長くなり、全体的な生産性が低下する可能性があります。

おしゃべりが重要な理由

ビビリがなぜ重要なのかを理解することは、CNC フライス加工作業にとって非常に重要です。 それは煩わしさや不便さのように見えるかもしれませんが、その影響はそれをはるかに超えています。 おしゃべりが重大な懸念事項である理由は次のとおりです。

1. 完成品の品質: びびりは、機械加工部品の品質と精度を著しく損なう可能性があります。 高精度のコンポーネントを製造することが目的の場合、びびりは大きな障害となる可能性があります。
2. 工具寿命: びびりによる振動は、工具の急速な摩耗や破損につながる可能性があります。 これは、工具の交換コストが増加し、加工プロセスの中断がより頻繁になることを意味します。
3. マシンの完全性: びびりに長時間さらされると、CNC マシン自体が損傷する可能性があります。 これには、機械コンポーネントの磨耗、スピンドルの損傷、その他の構造上の問題が含まれます。
4. 生産性: びびりにより、機械工はさらなる問題を回避するために切削速度と送りを下げる必要があります。 このペースの低下により全体の生産性が低下し、加工タスクの完了に遅れが生じる可能性があります。
5. 安全性の懸念: おしゃべりは、作業場での安全上のリスクを引き起こす可能性もあります。 それによって生じる振動と不安定性は、事故、工具の飛び出し、またはワークピースの損傷につながる可能性があります。

要約すると、CNC フライス加工におけるビビリは、単に迷惑なノイズや美観上の懸念だけではありません。 これは、機械加工部品の品質と機械加工プロセス全体の効率の両方に重大な影響を及ぼす可能性がある問題です。 幸いなことに、おしゃべりを軽減または排除するためのさまざまな戦略やテクニックがあり、この記事全体で詳しく説明します。

加工振動とは何ですか?

機械加工プロセスの文脈では単に「振動」と呼ばれることが多い機械加工振動は、材料の切断または機械加工中に発生する望ましくない振動運動または発振です。 この現象は、工作機械、工作物、切削工具、またはこれらのコンポーネントの組み合わせにおける素早い前後の動きとして、通常は振動、揺れ、発振の形で現れます。 加工振動は、旋削、フライス加工、穴あけ、研削などのさまざまな加工プロセスでよく発生する問題です。 加工振動の主な特徴は次のとおりです。

1. 不要な動き: 振動は、加工システムにおける望ましくない動きを表します。 不安定になり、機械加工部品の精度と品質に影響を与える可能性があります。
2. 反復振動: 通常、振動は特定の周波数で発生し、前後の動きを繰り返します。 これらの振動は、ワーク、切削工具、または機械全体の動きに見られます。
3. ノイズ： 振動によって特有のノイズが発生することがよくありますが、これはコンポーネントが相互に移動したり振動したりすることによって発生する可能性があります。 このノイズは、振動を示す可聴指標として機能します。

加工振動は、加工プロセスに次のようなさまざまな悪影響を与える可能性があります。

• 表面仕上げの低下: 振動により、機械加工部品の表面仕上げが不均一または不規則になり、品質と精度に影響を与える可能性があります。
• 工具寿命の短縮: 振動に伴う急速かつ不規則な動きにより、過度の磨耗や工具の損傷が発生する可能性があり、頻繁に工具を交換する必要が生じます。
• 機械の磨耗と損傷: 振動に長時間さらされると、スピンドル、ベアリング、構造要素などの機械コンポーネントの摩耗や損傷が加速する可能性があります。
• 不正確さと寸法の変動: 振動によりワークピースや工具のたわみが生じ、最終製品の不正確さや寸法のばらつきが生じる可能性があります。

機械加工の振動は、切削パラメータ (送り速度、切削速度、切込み深さなど)、工具形状、被削材の材料特性、機械の剛性、機械加工システムのダイナミクスなど、いくつかの要因によって影響されます。 振動を低減または排除することは、加工プロセスの品質、効率、費用対効果に大きな影響を与える可能性があるため、加工における重要な目標です。 前のセクションで説明したように、加工振動に対処して軽減するためにさまざまな戦略と手法が採用されており、それによって加工作業の全体的なパフォーマンスが向上します。

びびりの原因

CNC フライス加工におけるびびりは、さまざまな要因の組み合わせによって影響を受ける複雑な現象です。 これらの原因を理解することは、おしゃべりに効果的に対処し軽減するための基本です。 これらの要因は、次の XNUMX つの主要な領域に大まかに分類できます。

1. 工作機械の要因

CNC マシン自体の特性と状態は、ビビリの発生に大きく影響します。 いくつかの機械関連の要因がびびりの発生に影響を与える可能性があります。

ａ． 剛性：

剛性 機械加工プロセス中の変形や屈曲に耐える機械の能力を指します。 機械の剛性が高いほど、ビビリが発生しにくくなります。 機械のベッド、コラム、スピンドルなどの機械コンポーネントは、高い剛性を念頭に置いて設計および構築する必要があります。 機械剛性により安定した切削条件が得られ、びびりを軽減します。

b. 主軸速度：

　 主軸速度 ビビリを制御する上で重要な要素です。 主軸回転数は被削材の材質や使用する切削工具に合わせて適切に調整してください。 正しい主軸速度で動作させると、安定したバランスの取れた切削プロセスが維持され、びびりを防ぐことができます。

c. 減衰:

一部の CNC マシンには、 ダンピングシステム 加工時の振動を吸収するように設計されています。 これらの減衰システムは、特に高速加工作業中のびびりを軽減するのに役立ちます。 高度な減衰機能を備えた機械に投資することは、びびりを最小限に抑えるための実用的な解決策となる可能性があります。

d. 正確さと精度：

より高いレベルのマシン 精度 & 精度 ビビリが発生する可能性が低くなります。 機械の精度により、一貫した切削条件が維持され、加工中の振動や不安定性のリスクが軽減されます。

2. ワーク要因

ワークピースの材質特性、サイズ、治具などはびびりに大きな影響を与える可能性があります。 ワーク関連の要因には次のようなものがあります。

ａ． 材料特性：

　 材料特性 ワークの材質は重要な考慮事項です。 材料の硬度、密度、熱伝導率は、加工中に発生する熱を吸収および放散する能力に影響します。 これらの特性により、安定した切削条件が促進されたり、ビビリが発生したりする可能性があります。

b. ワーク固定具:

治具 加工中にワークピースをどのようにしっかりとクランプまたは所定の位置に保持するかを指します。 ワークピースの動きや振動によって切削プロセスが中断される可能性があるため、びびりを防止するには適切な固定が不可欠です。 ワークをしっかりとクランプすることで安定性が確保され、びびりのリスクが軽減されます。

c. オーバーハング:

　 張り出し ワークピースとツールホルダーの間の距離です。 突き出し量が長くなると、工具のたわみが大きくなり、びびりが大きくなる可能性があります。 オーバーハングを減らすか、より短い工具を使用すると、この影響を軽減できます。

3. ツールの要素

切削工具、その状態、形状、材質の選択は、びびりに大きな影響を与える可能性があります。 考慮すべきツール関連の要素は次のとおりです。

ａ． 工具の材質:

適切なものを選択する 工具材料 ワークの材質に応じた選択が重要です。 材質が異なれば、耐摩耗性と耐熱性のレベルも異なります。 適切な工具材料を選択すると、工具の摩耗とびびりの可能性を減らすことができます。

b. 工具形状:

　 工具形状刃数、すくい角、ねじれ角などの要素は、切削抵抗に影響を与え、その結果びびりに影響を与える可能性があります。 びびりやすい材料には、切りくず処理を改善し、切削抵抗を軽減する工具形状が適しています。

c. ツールの状態:

　 切削工具の状態 びびりの発生に重要な役割を果たします。 工具が磨耗したり損傷したりすると、ビビリが発生する可能性が高くなります。 工具を最適な状態に保つには、定期的な工具の検査とメンテナンスが不可欠です。

4. 切断パラメータ

送り速度、切削速度、切込み深さなどの切削パラメータの選択は、びびりの発生に直接影響します。 切削パラメータに関連する要因には次のものがあります。

ａ． 送り速度:

An 不適切な送り速度 それが高すぎると、過剰な切削力が発生し、その後ビビリが発生する可能性があります。 びびりを防ぐには、送り速度と他の切削パラメータのバランスを取ることが不可欠です。

b. 切断速度:

　 切削速度 使用する材料と工具に基づいて正しく選択する必要があります。 切削速度が高すぎても低すぎても、不適切な場合はビビリが発生する可能性があります。 適切な切削速度は、材料の種類、工具の材質、工具の形状などの要因によって異なります。

c. 切込み深さ:

　 切込み深さ 切りくずの負荷と工具に作用する力に影響します。 深い切り込みを行うと工具に過負荷がかかり、振動やビビリが発生する可能性があります。 切込み深さを減らすと、特に難しい材料を加工する場合にびびりを防ぐことができます。 これらの要因の相互作用とびびりに対するそれらの具体的な影響を理解することは、CNC フライス加工中のこの有害な現象を最小限に抑えるか排除するための効果的な戦略を開発するために非常に重要です。 次のセクションでは、これらの根本原因に対処してビビリを軽減するためのさまざまな戦略とベスト プラクティスについて詳しく説明します。

びびりを減らすための戦略

CNC フライス加工におけるびびりは永続的な課題となる可能性がありますが、それを最小限に抑えたり排除したりするための効果的な戦略やテクニックが数多くあります。 これらの戦略には、工作機械の改善、ワークピースの適切な準備、工具の選択とメンテナンス、切削パラメータの最適化、ツールパス計画、減衰技術、監視および制御システムの使用が含まれます。 これらの各戦略を詳しく見てみましょう。

1. 工作機械の改善

びびりを軽減するにはCNC機械自体の改良が有効です。 考慮すべきいくつかのアプローチを次に示します。

ａ． より堅牢なマシンへのアップグレード:

現在のマシンに剛性と安定性が不足している場合は、より堅牢なマシンにアップグレードすることを検討してください。 剛性の高い機械はたわみを最小限に抑え、加工プロセス中の振動を効果的に減衰させることができ、びびりの可能性を低減します。

b. ダンピングシステム:

一部のマシンには、 ダンピングシステム 振動を吸収するように設計されています。 これらのシステムは、高速加工時のびびりを軽減するのに特に役立ちます。 高度な減衰機能を備えたマシンにアップグレードすると、びびり音が大幅に軽減されます。

c. 定期的な機械のメンテナンス:

頻繁なメンテナンスが重要です。 重要な機械コンポーネントを定期的に検査および調整して、機械が最適に機能することを確認します。 これには、ボルトの確認と締め付け、スピンドルの校正、機械の全体的な状態の維持が含まれます。

2. ワークの準備

びびりを防ぐには、ワークの適切な準備が不可欠です。 次の手順を検討してください。

ａ． 安全な固定具:

ワークピースが しっかりとクランプされた または、意図しない動きや振動を防ぐために固定されています。 加工中の安定性を維持するには、適切な固定具が重要です。

b. 材料の選択:

選択する 適切な材料 特定の加工要件に基づいてワークピースに合わせて調整します。 硬度や熱伝導率などの材料の特性は、びびりに影響を与える可能性があります。 適切な材質を選択することで、安定した切削条件を得ることができます。

c. オーバーハングを最小限に抑える:

ワークと工具の間の突き出しが長いと、工具のたわみが大きくなりビビリが増幅される可能性があります。 オーバーハングを減らすか、より短い工具を使用すると、この影響を軽減できます。

3. 工具の選択とメンテナンス

切削工具の選択とその状態はびびりに大きく影響します。 考慮すべきツール関連の要素は次のとおりです。

ａ． 工具の材質:

現在地に最も近い 最適な工具材質 ワーク材質に応じて異なります。 材質が異なれば、耐摩耗性と耐熱性のレベルも異なります。 適切な工具材料を選択すると、工具の摩耗とびびりの可能性を減らすことができます。

b. 工具形状:

考慮する 工具形状、刃数、すくい角、ねじれ角を含む。 びびりやすい材料には、良好な切りくず処理を提供し、切削抵抗を軽減する適切な工具形状が望ましいです。

c. 定期的なツールのメンテナンス:

切削工具が入っていることを確認してください 良好な状態 定期的な点検やメンテナンスを行うことで、 工具が磨耗したり損傷したりすると、ビビリが発生する可能性が高くなります。 適切な工具のメンテナンスには、必要に応じて研磨、再調整、工具の交換が含まれます。

4. 最適な切断パラメータ

びびりを防ぐには、適切な切削パラメータを選択することが不可欠です。 切削パラメータに関連する要因には次のものがあります。

ａ． 送り速度:

選ぶ 適切な送り速度 他の切削パラメータとのバランスが取れています。 送り速度が高すぎると、切削抵抗の増加やビビリが発生する可能性があります。 安定した加工を維持するために送り速度を調整します。

b. 切断速度:

　 切削速度 使用する材料と工具に基づいて正しく選択する必要があります。 切削速度が適切でないとビビリが発生する可能性があります。 適切な切削速度は、材料の種類、工具の材質、工具の形状などの要因によって異なります。

c. 切込み深さ:

　 切込み深さ チップ負荷と工具力に影響します。 深い切り込みを行うと工具に過負荷がかかり、振動やビビリが発生する可能性があります。 切込み深さを浅くすると、特に難しい材料を扱う場合にびびりを防ぐことができます。

5. ツールパスの最適化

ツールパスを最適化すると、切削抵抗の急激な変化が回避され、びびりを最小限に抑えることができます。 次のアプローチを検討してください。

ａ． トロコイドミーリング:

トロコイドフライス加工は次のような技術です。 制御された連続的なツールパス パターン びびりを軽減することができます。 これには、まっすぐな切断を行うのではなく、円形または曲線のパスをたどる工具が含まれます。

b. クライム加工と従来のフライス加工:

間の選択 クライムミリング （カッターが送り方向に回転する場合）および 従来のフライス加工 （カッターが送り方向と反対に回転する場合）はびびりに影響を与える可能性があります。 クライムミリングでは切削力の影響が軽減されるため、びびりの発生が少なくなります。

6. 制振技術

加工中のびびりに対処するために、さまざまな減衰技術を使用できます。

a. ツールダンパー:

ツールダンパーは、振動やビビリを低減するためにツールホルダーに追加できるアタッチメントです。 これらのダンパーは振動を吸収し、加工プロセスの安定性を向上させます。

b. びびりにくいホルダ:

びびりを軽減するために特別に設計されたツールホルダの使用を検討してください。 これらのツールホルダには高度な減衰技術が組み込まれており、加工の安定性が向上します。

c. びびりにくいインサートの加工:

びびり防止チップを切削工具に取り付けることができます。 これらのインサートは、振動を減衰し、工具の安定性を高めるように設計されています。

7. 監視制御システム

おしゃべりを効果的に管理するには、監視および制御システムの使用を検討してください。

a. 振動監視システム:

インストールを開始する 振動監視システム CNC マシン上でチャタリングをリアルタイムで検出します。 これらのシステムは、びびりが発生した場合に、切削パラメータやツールパスを自動的に調整して、びびりを軽減します。

b. 適応制御システム:

適応制御システムはリアルタイム データを使用して切削パラメータとツールパスを動的に調整し、びびりを防ぎます。 これらのシステムは、びびりの低減に非常に効果的です。

c. 切削抵抗測定:

測定と監視 切削抵抗 加工中にびびりの防止に役立つ貴重なデータを提供できます。 作用する力を理解することで、振動を最小限に抑えるように調整できます。 これらの戦略と技術を導入すると、CNC フライス加工のびびりを大幅に軽減または排除でき、部品の品質の向上、工具寿命の延長、機械の信頼性、生産性の向上につながります。 さらに、これらのアプローチは、お客様の特定のニーズに合わせて調整できます。 CNC加工 を実現し、びびりの低減を現実的かつ達成可能な目標にします。

まとめ

CNC フライス加工におけるびびりは、加工作業の品質、効率、費用対効果に大きな影響を与える可能性がある重大な問題です。 この課題に効果的に対処するには、工作機械の要因、ワーク関連の問題、ツーリング要因、切削パラメータの考慮事項など、びびりの原因を理解することが不可欠です。 びびりを軽減または排除するために、機械工はさまざまな戦略とテクニックを実装できます。

• 工作機械の改良: より剛性の高い機械にアップグレードし、減衰システムを利用し、定期的なメンテナンスを確実に行うことで、機械の安定性が向上し、びびり音が軽減されます。
• ワークの準備: 適切な固定具、材料の選択、およびオーバーハングの最小化は、ワークピースの安定性とびびりの低減に貢献します。
• 工具の選択とメンテナンス: 適切な工具の材質と形状を選択し、工具を良好な状態に維持することで、びびりを最小限に抑えることができます。
• 最適な切断パラメータ: びびりを低減するには、送り速度、切削速度、切込み深さを調整して切削抵抗のバランスを維持することが重要です。
• ツールパスの最適化: トロコイド加工を採用し、適切な加工方向 (上りまたは従来) を選択すると、びびりを防ぐことができます。
• 制振技術: 振動を減衰するように設計されたツール ダンパー、びびり防止ツールホルダ、および機械加工インサートを導入すると、びびりを軽減できます。
• 監視制御システム: 振動監視システム、適応制御システム、切削力測定を使用すると、びびりをリアルタイムで検出して対処できます。

これらの戦略を実装し、CNC フライス加工の特定の要件を考慮することで、機械工はビビリとその悪影響 (表面仕上げの低下、工具寿命の短縮、機械の損傷、生産性の低下など) を軽減できます。 結局のところ、びびりの低減は技術的に必要なだけでなく、CNC フライス加工の高精度、高効率、コスト削減を達成する手段でもあります。 これらの戦略の正しい知識と実装があれば、機械工はびびりのない CNC フライス加工の実現に向けて取り組み、工具や機械の寿命を最大限に延ばしながら高品質の機械加工部品を生産できます。