エンドミルビット: 種類、材質、コーティング、および適切なエンドミルビットの選び方

間違ったエンドミルは性能が低下するだけでなく、故障します。アルミニウム用の 4 枚刃スクエア エンド ミルを選択すると、最初のパスが完了する前に刃が詰まり、熱が発生し、表面仕上げが台無しになります。決定は、形状、基板の材質、溝の数、およびコーティングによって決まります。これらの各要素は、何を切断するかによって変わります。このガイドでは、最初から適切なツールをジョブに適合させることができるように詳細に説明しています。

エンドミルビットとは何ですか、またどのように機能しますか

エンドミルビットは、CNC 機械や手動ミルで外周切削と端面切削の両方で材料を除去するために使用される多刃ロータリー カッターです。軸方向にのみ切断するドリルビットとは異なり、エンドミルは側面と底面を同時に切断します。これが、エンドミルを溝加工、倣い加工、ポケット加工、輪郭加工に非常に多用途にしている理由です。

スピンドルが回転すると、各フルートがワークピースと係合し、切りくずをせん断します。これらの切りくずはフルートの溝を上って、カットゾーンから遠ざかります。フルートの数、ねじれ角度、および刃先の形状はすべて、工具が材料をどの程度積極的に除去するか、およびどのような種類の仕上げを残すかを決定します。

最新のエンドミルのほとんどは、 センターカット つまり、外周だけでなく端面にも切削形状があります。これにより、材料に直接突っ込むことができます。これは、ワークピースの中央から切断を開始する必要があるポケット加工作業にとって重要な機能です。

エンドミルビットの種類

適切なエンドミルの形状を選択することが最初の決定事項であり、それは完全に切削する必要があるフィーチャーの形状によって決まります。

スクエアエンドミル ほとんどのフライス加工作業のデフォルトの選択です。平らな底のスロット、四角い肩のポケット、きれいなステップダウンを生み出します。どのプロファイルが必要かわからない場合は、ここから始めてください。鋭い角により、切り代の除去が効率的になりますが、同じ鋭さのため、硬い切断や断続的な切断では欠ける可能性があります。

3D 輪郭および彫刻されたサーフェスの場合、 ボールエンドミル は不可欠です。半球状の先端は、平らな部分がなく、曲線や複雑な輪郭をトレースします。これらは、金型や金型の作業だけでなく、フィレットや彫刻されたプロファイルを持つあらゆるパーツにも最適です。その代償として、先端のカット速度がゼロに近づくことになります。つまり、ボールの中心のカットが遅く、浅いパスで跡が残る可能性があります。

コーナラジアスエンドミル 差額を分けます。底面はスクエアエンドミルのように平らですが、各コーナーには小さな半径（通常は 0.1 mm ～ 3 mm）が研磨されています。この半径により、鋭いコーナーでの応力集中点が排除され、工具寿命が大幅に延長されるため、設計で許容される場合には必ず指定する価値があります。寿命が大幅に向上するため、標準的なポケット加工であっても、多くの工場ではデフォルトでコーナーラジアスミルを使用しています。

大量の素材を素早く除去する必要がある場合、 積極的な切り代除去を実現する4枚刃ラフィングエンドミル 業務専用に設計されています。鋸歯状または波形の切れ刃は切りくずを短いセグメントに分断し、切削抵抗を低減し、同じスピンドル条件での標準エンドミルよりも深い半径方向のかみ合いを可能にします。これらを使用してブロックを素早く荒加工し、最終パスでは仕上げ用エンドミルに切り替えます。

テーパーエンドミル 金型キャビティ、ダイ壁、テーパ穴などのフィーチャーに抜き勾配が必要な場合に使用されます。テーパー角度は工具に研削されるため、すべてのパスで一貫した抜き勾配面が生成されます。 面取りミル 面取りされたエッジを一定の角度でカットし、 ドリルミル プランジドリリングと外周フライス加工を 1 つの工具で組み合わせることで、ドリル加工された入口からポケットを開始する必要がある場合に工具交換を節約できます。

超硬 vs. ハイス: 適切な材料の選択

基材の材質によって、工具の硬さ、剛性、耐熱性が決まります。今日のほとんどの CNC 作業では、その選択は次のとおりです。 超硬ソリッド —そしてそれには正当な理由があります。

超硬ソリッドエンドミルは高速度鋼よりも大幅に硬いため、切削負荷による先端のたわみが少なくなります。その剛性は寸法精度と表面仕上げに直接反映されます。また、超硬はハイスよりもはるかに高い温度でも硬度を維持するため、刃先が軟化することなく、より高い表面速度で動作できます。鋼またはステンレスを切断する生産環境では、超硬工具は通常、HSS の 5 ～ 10 倍長持ちします。

HSS は、主に主にスピンドル速度が制限された手動ミル、超硬のコストが正当化されない木材やプラスチックなどの軟質材料の場合、また振動や断続的な切削により超硬刃が欠けてしまうような状況で使用される場所があります。コバルトハイス (M42) は温度範囲を若干拡張するため、古い機器のステンレス鋼に役立ちます。

要求の厳しい CNC アプリケーションについては、当社の全製品をご覧ください。 超硬ソリッド end mills for a full range of milling applications — 汎用の汎用カッターから、アルミニウム、ステンレス、チタン、焼き入れ鋼に最適化された材料固有の設計まで。

フルートの数とそれがカットに与える影響

刃数は、切りくずクリアランス、表面仕上げ、実行可能な送り速度の 3 つのことに影響します。やり方を間違えると、切りくずを切り込みに詰め込んだり、必要以上に動作が遅くなったりすることになります。

実際的なルール: 柔らかい材料の場合は刃数が少なくなります チップが大きくて逃げるスペースが必要な場合、 硬質材料用の追加のフルート 切りくずが小さく、1回転当たりの切れ刃をより多くしたい場合。アルミニウムの 4 枚刃エンドミルを高送り速度で運転することは、切りくずの再切削や工具の故障の最も一般的な原因の 1 つです。切りくずが除去される前に、溝が固まってしまいます。

また、フルートを増やすと、各回転でより多くのエッジにかみ合うため、刃あたりの同じ切りくず負荷に対して IPM でより高い送り速度を実行できるようになります。そのため、5 枚刃および 6 枚刃のエンドミルでは、スピンドル速度を変更せずに鋼の仕上げ加工のスループットを向上させることができます。単に刃あたりの噛み合いを増やすだけです。

工具寿命を延ばすコーティング

コーティングは工具の形状を変えるのではなく、熱と摩擦下での表面の挙動を変えます。適切なコーティングを施すと、特定の材料の工具寿命が 2 倍または 3 倍になります。間違ったものを選択すると、失敗が加速する可能性があります。

AlTiN（窒化アルミニウムチタン） 鉄金属の主力コーティングです。高温では表面に硬いアルミナ層を形成しますが、実際には加熱すると硬くなります。これにより、主軸速度を上げて焼入れ鋼、ステンレス、鋳鉄を乾式加工するのに最適です。アルミニウムでは性能が悪く、コーティングに含まれるアルミニウムがワーク材料に結合し、構成刃先を引き起こす可能性があります。

TiN（窒化チタン） おなじみのゴールドカラーの汎用コーティングです。表面硬度を高め、さまざまな材質の摩擦を軽減します。高温用途では AlTiN ほど攻撃的ではありませんが、ほとんどの一般的な鋼や鋳鉄に対してはコーティングされていない超硬よりも確実にアップグレードされます。

TiSiN（窒化チタンシリコン） は、非常に硬い材料向けに設計されており、温度が極端に高い 50 HRC を超える機械加工を行います。非常に高い硬度と優れた耐酸化性を兼ね備えており、ダイス鋼や航空宇宙合金に最適です。

のために アルミニウムおよび非鉄材料 、AlTiN は避けてください。代わりに、ZrN (窒化ジルコニウム) コーティングまたはダイヤモンド ライク カーボン (DLC) を探してください。どちらもアルミニウムと反応せず、エッジの蓄積を防ぐために必要な低摩擦表面を提供します。コーティングされていない研磨された超硬は、コーティングされたオプションが利用できない場合、アルミニウムでも優れた性能を発揮します。

原則として: 硬質鉄金属の乾式切削 → AlTiN。一般鋼→TiN;超硬ダイス鋼 → TiSiN;アルミニウムおよび銅 → ZrN またはコーティングなし。

被削材別エンドミルビットの選び方

すべての被加工材にはさまざまな課題があり、硬度、熱伝導率、切りくずの挙動、工具材料との反応性のすべてが最適なエンドミル設計を変えます。ツールとマテリアルを一致させる方法は次のとおりです。

アルミニウム合金 柔らかいですが、刃先が蓄積することで悪名が高く、アルミニウムは工具に張り付き、刃先の形状を徐々に破壊します。研磨され、非常にポジティブなすくい角と大きな切りくずガレットを備えた 2 枚刃または 3 枚刃のエンドミルを使用してください。高いねじれ角 (45°) により、切りくず排出性が向上します。制作作業については、 アルミニウム合金の切断に特化した超硬エンドミル — 高速表面速度での付着を防ぐ最適化された形状とコーティングが特徴です。

ステンレス鋼 加工硬化は急速に進みます。つまり、きれいに切断するのではなく、工具が滞留したりこすったりすると、すぐにその先にある材料の硬度が増加します。ポジすくい形状の鋭利で剛性の高いエンドミルを使用し、絶対にこすらないようにしてください。適切なクーラントを使用して運転し、切削途中で送り速度をゼロに下げないでください。私たちの ステンレス鋼加工に最適化されたエンドミル 摩擦ではなくせん断する形状で設計されており、304、316、および二相グレードの寿命を延ばします。

チタン合金 低い熱伝導率と高い反応性を兼ね備えています。熱が切断ゾーンに留まり、高温でチタンが工具に溶接されます。 TiAlN または AlTiN コーティングを施した鋭利で剛性の高い工具、切削ゾーンに向けた高圧クーラント、控えめな半径方向のかみ合いを使用してください。専用設計 チタン合金用に設計されたエンドミルカッター 熱の蓄積を最小限に抑え、材料が側面に焼き付く傾向に抵抗するために特別に開発された形状を使用します。

焼き入れ鋼 (45 HRC 以上) 非常に高い基板硬度、厳しい公差、TiSiN などの高度なコーティングを備えたエンドミルが必要です。私たちの 焼き入れ鋼用高速・高硬度超硬エンドミル は、従来の工具がすぐに故障してしまう金型修理、金型硬化、熱処理後の仕上げなど、まさにこの範囲向けに設計されています。

銅電極 — EDM 作業では一般的 — 柔らかい材料にバリを出さずに切りくずをきれいに排出する、非常に鋭いエッジと研磨されたフルートを備えたツールが必要です。電極のバリは形状エラーであり、火花が発生するすべての部品に直接影響します。専門分野 汎用作業用に設計されたユニバーサル超硬フライス も利用可能ですが、電極仕上げの場合は、適切なエッジ処理が施された専用の銅グレードのツールを指定する価値があります。

主なパラメータ: 速度、送り、切込み深さ

形状と材質により、適切なツールが得られます。実行パラメータによって、ツールが 10 分間で機能するか消耗するかが決まります。

主軸速度 (RPM) は、推奨される表面フッテージ (SFM) と工具直径から導出されます: RPM = (SFM × 3.82) / 直径。 6061 アルミニウムの 1/2 インチ超硬エンドミルは 1,000 SFM で約 7,640 RPM で動作します。316 ステンレスでは 200 SFM で、同じツールは約 1,528 RPM で動作します。材質が SFM を駆動し、直径が RPM に変換します。

送り速度(IPM) 刃当たりのチップロードは次のようになります。IPM = RPM × チップロード × 刃数。多くの機械工は主軸速度を最初に重視しますが、これはよくある間違いです。 最初にチップロードを設定し、次に主軸速度を計算します。 積極的な送りで低速すぎると、切削ではなく摩擦が発生し、熱が発生して工具寿命が急速に短くなります。

切込み深さ には、軸方向の深さ (フルートの深さ) と半径方向の深さ (材料の横方向の深さ) の 2 つの要素があります。全幅の溝加工の場合、軸方向の深さを直径の約 1 倍に、半径方向の深さを直径の 100% に制限します。外周プロファイリングの場合、半径方向のかみ合いを 10 ～ 20% に減らすと、軸方向の深さを直径の 2 ～ 3 倍に増やすことができます。この高軸、低半径のアプローチ (トロコイドまたはダイナミック ミーリングと呼ばれることもあります) は、切削抵抗を予測可能に保ち、熱を管理しやすくすることで工具寿命を劇的に延長し、より速い送り速度を可能にします。

のために detailed starting values broken down by material family and coating type, the 超硬エンドミルの速度と送りの参考表 一般的なマテリアルにわたる SFM とチップロードの推奨事項を表形式で提供します。これは、特定のマシンとセットアップにダイヤルインする前の便利な出発点です。

避けるべきよくある間違い

エンドミルの早期故障のほとんどは、同じ小さな一連の根本原因を共有しています。それらを事前に把握しておくと、高価なツールを大幅に節約できます。

過度のオーバーハング 振動、びびり、工具破損の最大の原因はこれだけです。リーチが 1 ミリメートル増えるごとに、先端のたわみが増大します。フィーチャーに届く最短の工具を使用してください。38 mm の溝長が機能する場合は、たまたま棚にあるため 60 mm は使用しないでください。

材料の刃数が間違っています — アルミニウム製の 4 枚刃ツール、または硬化鋼製の 2 枚刃ツールを使用します。どちらの方向でも問題が発生します。上記のフルート数のセクションを参照してください。

クーラントを必要とする材料のドライカット 。チタン、ステンレス鋼、および鋼の高速加工では、空気が放散するよりも速く熱が発生します。このような場合、クーラントはオプションではありません。プロセスの一部です。

ホルダの振れを無視 。振れが 0.02mm の工具では、実質的に刃の半分が切削、半分が摩擦になります。これにより、不均一な摩耗が発生し、仕上がりが悪くなります。油圧式または焼きばめ式のホルダーは、特に振れが工具直径の大きな割合を占める小径のエンドミルの場合、精密作業において標準の ER コレットよりも大幅に優れた性能を発揮します。

耐用年数を過ぎて摩耗した工具を再利用する 。エンドミルが摩耗すると、切断にさらに大きな力が必要となり、発熱、たわみが増加し、突然破損する可能性が高くなります。切れ味の悪い工具は、適切なタイミングで交換するよりも危険であり、高価です。表面仕上げの劣化とスピンドル負荷の増加は、最後の警告サインではなく、初期の警告サインとして注意してください。

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