チップロードの計算式: アプリケーション、選択基準、実践的なガイダンス

10 人の機械工にどのように送り速度を選択したかを尋ねると、10 通りの異なる答えが得られますが、正直な答えは通常、同じ小さな演算に戻ります。チップロードの計算式は、主軸速度、送り速度、刃数を 1 つの線に結び付けており、直感から機械で実際に守ることができる数値に移行する最も早い方法です。以下に続くのは、計算式自体、人々をつまずかせる単位換算、ほぼ全員が引っかかる切りくず薄化補正、そして生産作業で新しいカッターを信頼する前に実行するチェックです。

チップロードの実際の測定値

fz と書かれ、刃当たりの送りとも呼ばれる切りくず荷重は、工具が 1 回転する間に 1 つの切れ刃が除去する材料の厚さです。これは回転ごとの数値ではなく歯ごとの数値であり、そこから多くの混乱が始まります。 8,000 回転数 で回転する 4 枚刃カッターは 1 回転あたり 4 つの切りくずを除去するため、送り速度を 4 つの方法で分担する必要があります。

チップは切断ゾーンから熱を奪うものであるため、この違いは重要です。軽すぎる切りくずを押し込むと、刃先が切断されるのではなくこすれ、加工中にワークピースに熱が発生し、ステンレスやチタンが加工硬化します。重すぎる切りくずを押し込むと、特に直径が小さい場合、刃先の強度が足りなくなります。チップロードはこれら 2 つの故障の間にあるダイヤルであり、公式はそれを見つける方法です。

インペリアル単位とメートル単位でのチップ負荷の計算式

核となる関係は、覚えられるほど短いものです。

fz = F ÷ (n × z)

ここで、fz は刃当たりのチップ荷重、F は送り速度、n は主軸速度 (回転数)、z は刃数です。並べ替えると、プログラムする送り速度が得られます。 F = fz × n × z 。主軸速度自体は切削速度から決まります。n = (1000 × Vc) ÷ (π × D) (メートル法)、または n = 3.82 × SFM ÷ D (インチ法) (D は工具直径) です。

製造現場からの実用的なメモ: 電卓に手を伸ばす前に、すべての数字の横に単位を書き留めてください。私たちが尋ねられるほぼすべての間違った送り速度は、インペリアルフィールドに入力されたメトリック値に遡るか、その逆です。

真似できる実際の例

6061 アルミニウム製 10 mm 3 枚刃超硬エンドミルを使用し、切削速度 300 m/min、目標チップロード 1 刃当たり 0.06 mm を使用します。まず主軸回転数：（1000 × 300）÷（3.1416 × 10）はおよそ 9,550 rpm となります。次に、送り速度: 9,550 × 3 × 0.06 ≈ 1,719 mm/min、ほとんどの人はこれを 1,700 mm/min に四捨五入します。

インペリアル版も同様に動作します。 1/2 インチの 4 枚刃カッターを 3,000 rpm、歯あたり 0.002 インチの目標で使用すると、3,000 × 4 × 0.002 = 24 IPM が得られます。機械またはセットアップがその送りに耐えられない場合は、静かに送りを落とさず、rpm を維持してください。それに応じてスピンドル速度を下げて、チップ負荷が意図した位置に留まるようにします。

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チップの薄化が答えを変える

上記のすべては、カッターが直径の少なくとも半分にわたって係合していることを前提としています。仕上げパス、トロコイド ツールパス、深いポケットの場合と同様に、それを下回ると、噛み合いの円弧が短すぎるため、チップは物理的に公称厚さに到達できなくなります。式はまだ正しいですが、プログラムする数値を上方修正する必要があります。

補正係数は CTF = 1 ÷ √(1 − (1 − 2 × ae ÷ D)²) ここで、ae は半径方向の切込み深さ、D は工具の直径です。ラジアルかみ合いが 0.1 × D の場合、係数はおよそ 1.67 になるため、公称 1 歯あたり 0.06 mm は、プログラムでは 1 歯あたり約 0.10 mm になります。軽い仕上げパスでこのステップを省略すると、実質的に壁に沿って刃先を擦ることになり、これが表面仕上げの低下と工具寿命の短縮の一般的な原因となります。

材質別の参考チップロード値

チャートは出発点であり、判断ではありませんが、マテリアルに関する履歴がない場合は、チャートを使用すると時間を節約できます。以下の範囲は、適度に剛性の高いセットアップにおける 6 mm の超硬カッターの場合であり、直径に応じてスケールする必要があります。1 mm の工具はこれらの数値のごく一部を実行します。

アルミニウムは、摩擦と過負荷の間の範囲が広く、適切なチップを実行することによる見返りが大きいため、このフォーミュラが真の意味で活きる場所です。材料に合わせて設計された 3 枚刃ウェーブエッジカッターは、高送りで重い切りくずを快適に処理します。 アルミニウムの送りと速度のグラフ 合金と直径によって数値がどのように変化するかを示します。

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難しい資料はもう一度検討する必要がある

チタンやその他の耐熱合金は、熱の行き場がないため、当社が扱う他のどの材料よりも早く、過度に楽観的な切りくず負荷を軽減します。この公式は依然として適用されますが、溝、すくい形状、工具のコーティングによって、計算された数値のうち実際にどの程度使用できるかが決まります。適切なねじれと刃先処理を備えたチタン用に作られたカッターは、同じ数値で押し込まれた汎用工具よりも小さな切りくず負荷を安定して保持し、40 分後に刃先が破損することなく保持します。

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最もよく見られる間違い

• 直径ごとに 1 つの切りくず負荷の数値を使用すると、1 mm 工具に必要なチップ量は 12 mm 工具の数分の 1 になります。
• フルートの数を忘れてしまいます。ボール ノーズ カッターやラフィング カッターには、必ずしも想定されている刃数が付いているわけではありません。
• エッジがこすれるほど軽いチップロードをプログラムし、焼け跡をツールのせいにする。
• 振れは無視します。数ミクロンの偏心により、負荷がかかった 1 つのフルートが過負荷の 1 つのフルートになります。
• 軽い半径方向の噛み合わせでの切りくず薄化補正をスキップし、実際の切りくずの厚さを静かに 2 倍にします。
• 主軸速度に影響を与えずに送り速度を変更するため、チップ負荷が意図した値からずれます。

テストカットで証明してみよう

計算された数値は仮説です。テストカットが証拠です。計算された送りの約 80 パーセントから開始し、10 ～ 15 パーセントのステップで上げていき、チャタリングを聞き、主軸負荷だけではなく切りくずを観察します。薄くて銀色のチップがカールしてきれいに割れると、スイートスポットに近いことがわかります。青いまたは粉状のチップ、リンギング音、または光沢のある壁は、チップが軽すぎるか、セットアップが曲がっていることを意味します。

1. 計算された fz、プログラムされた送り、および rpm をジョブシートに記録します。
2. 短いテスト長さをカットし、チップの色と形状を検査します。
3. 最初のパスの後、壁の仕上げを測定し、ルーペでツールのエッジを確認します。
4. 単一の数値を追うのではなく、チップの負荷を念頭に置きながら、少しずつ調整してください。
5. その材料とツールの実証済みの組み合わせを保存し、それを新しいベースラインとして扱います。

切りくず負荷の計算式は変数が 3 つしかありませんが、スピンドルで何が起こるか何が間違っているかのほとんどを説明します。ユニットをまっすぐにし、半径方向の噛み合いが軽いときにチップ薄化補正を適用し、テストカットで計算を確認します。特定の材料の形状を選択する場合は、 超硬ソリッドエンドミルシリーズ ワークピースの材質ごとに整理されているため、数値を入力する前に工具をジョブに適合させることができます。