経験豊富な CNC 機械加工サプライヤーとして、私は製造プロセスにおける数多くの課題や複雑さに遭遇してきました。私たちが常に取り組んでいる最も永続的かつ重要な側面の 1 つは、チップ管理です。 CNC 加工における切削作業の副産物である切りくずは、生産プロセスの効率、品質、安全性に大きな影響を与える可能性があります。このブログでは、CNC 加工で切りくずを効果的に処理する方法についての私の洞察を共有します。
チップの種類を理解する
処理方法を詳しく説明する前に、CNC 加工中に生成されるさまざまな種類の切りくずについて理解することが重要です。連続チップ、分割チップ、不連続チップの 3 つの主なタイプがあります。
連続したチップは長く切れ目のないリボンです。これらは通常、鋭い切削工具を使用して高い切削速度で延性材料を加工するときに形成されます。一方で、連続的な切りくずの形成は、加工プロセスが比較的スムーズであることを示している可能性があります。一方で、これらの長い切りくずは切削工具やワークピースに絡みつきやすく、機械のダウンタイムやワークピースへの潜在的な損傷につながります[1]。
中程度の延性を持つ材料を加工する場合、分割された切りくずが形成されます。これらのチップには長さに沿って一連のノッチがあり、連続したチップよりも扱いやすくなっています。これらは多くの場合、安定した切削条件とワークピースの良好な表面仕上げに関連しています。
不連続チップは、その名前が示すように、短くて壊れた破片です。これらは通常、脆性材料を加工するとき、または送り速度が高すぎるときに発生します。不連続な切りくずは絡みの問題を引き起こす可能性は低いですが、切削領域からの切りくずの除去という点で問題を引き起こす可能性があります。
効果的な切りくず処理の重要性
効果的な切りくず処理は、いくつかの理由から非常に重要です。まず、機械加工部品の品質が向上します。切削工具の周囲に切りくずが蓄積すると、工具が過熱し、工具の早期摩耗やワークピースの表面仕上げが粗くなる可能性があります。切りくずを適切に管理することで、切削工具が最適な状態で動作することが保証され、より優れた寸法精度と表面品質の部品が得られます。
第二に、効率的な切りくず処理により、CNC 加工プロセスの生産性が向上します。切りくずが過度に蓄積すると、切りくず除去のために機械が頻繁に停止する可能性があり、全体の加工時間が短縮され、人件費が増加します。切りくずを速やかに除去することで機械の連続稼働が可能となり、生産率が向上します。
最後に、切りくずの処理は職場の安全にとって不可欠です。鋭利な切りくずは、正しく扱わないとオペレーターに怪我をさせる可能性があります。さらに、場合によっては、特にマグネシウムなどの可燃性の高い材料を加工する場合、切りくずが火災の危険を引き起こす可能性があります。
切りくずの処理方法
1. チップブレーカ
チップブレーカーは切りくず管理に欠かせないツールです。長く連続した切りくずを、より小さく扱いやすい部分に分割するように設計されています。チップブレーカは切削工具自体に統合することも、別個のアタッチメントとして使用することもできます。チップブレーカには溝型、段差型、ワイパー型などさまざまな種類があります。チップブレーカーの選択は、加工される材料の種類、切削パラメータ、および希望する切りくず形状によって異なります。たとえば、次のような航空宇宙部品を加工する場合、エアロスペース Hi-Lok ボルト、適切なチップ ブレーカを選択すると、加工効率と部品の品質を大幅に向上させることができます。
2. クーラントと潤滑剤
クーラントと潤滑剤は切りくずの処理において重要な役割を果たします。これらは、切削プロセス中に発生する熱を軽減するのに役立ち、その結果、切りくずが切削工具に溶着する可能性が減ります。さらに、クーラントは切削領域から切りくずを洗い流し、切りくずの蓄積を防ぎます。鉱物ベース、合成、半合成冷却剤など、さまざまな種類の冷却剤が利用可能です。クーラントの選択は、加工される材料、作業の種類、環境への考慮事項など、さまざまな要因によって異なります。たとえば、機械加工をするとき、陽極酸化アルミニウム製ヒートシンク、適切なクーラントを使用すると、切りくず排出が改善され、アルミニウム表面の酸化を防ぐことができます。
3. チップコンベア
チップコンベアは、加工領域から切りくずを除去するために使用される機械装置です。チップコンベアにはチェーン式、ベルト式、スクリュー式などのいくつかの種類があります。チェーン式コンベヤは重く大きな切りくずの処理に適しており、ベルト式コンベヤは軽くて小さな切りくずの処理に適しています。スクリュータイプのコンベヤは、小規模な機械加工作業やスペースが限られている場所でよく使用されます。チップコンベアを使用することで、切りくずが機械から継続的に除去されるようになり、切りくずの蓄積やそれに伴う問題のリスクが軽減されます。これは、次のような大量の部品を加工する場合に特に重要です。自動車用ブレーキキャリパー。
4. 手動による切りくずの除去
場合によっては、特に小規模またはプロトタイプの機械加工作業では、手動による切りくず除去が必要になることがあります。オペレーターは、ブラシ、圧縮空気、または掃除機を使用して、ワークピースや機械コンポーネントから切りくずを除去できます。ただし、手動による切りくずの除去は、鋭利な切りくずによる怪我を避けるために注意して実行する必要があります。
異なる材質に対する切りくず処理の最適化
材料が異なれば、切りくず処理には異なるアプローチが必要になります。例えば：
1. アルミニウム
アルミニウムは、CNC 加工業界で一般的に加工される材料です。これは柔らかく延性のある材料であり、長く連続した切りくずが生成される傾向があります。アルミニウムの切りくずを効果的に処理するには、適切なチップブレーカーを備えた鋭利な切削工具を使用することをお勧めします。高圧クーラントを使用して、切削領域から切りくずを洗い流すこともできます。加工時陽極酸化アルミニウム製ヒートシンク、切りくずが陽極酸化表面を傷つけないようにするには、適切な切りくず管理が重要です。
2. スチール
スチールはアルミニウムに比べて硬くてもろい材料です。通常、セグメント化されたチップまたは不連続なチップが生成されます。ただし、高張力鋼を加工する場合、依然として連続した切りくずが形成される場合があります。鋼の加工中にクーラントと潤滑剤を使用すると、熱が軽減され、切りくず排出が改善されます。たとえば、機械加工をするとき、鍛造シャフトブランク、適切なクーラントを使用すると、工具寿命と部品の品質を向上させることができます。
3. 脆性材料
鋳鉄やセラミックなどの材料は脆く、不連続な切りくずが発生します。これらの切りくずは一般に扱いやすいですが、鋭利な刃先により切削工具や機械部品に摩耗や損傷を引き起こす可能性があります。適切なチップコンベアを使用すると、これらのチップを機械から迅速に取り除くことができます。加工時サスペンションコントロールアーム鋳鉄製なので効率的な切りくず処理ができ、加工面へのダメージを防ぎます。
継続的なモニタリングと改善
CNC 加工における切りくずの処理は、一度限りの解決策ではありません。継続的な監視と改善が必要です。切削工具、冷却システム、チップコンベアを定期的に検査して、それらが適切に機能していることを確認してください。切りくずの形成や加工部品の品質に基づいて、切削速度、送り速度、切込み深さなどの切削パラメータを調整します。
結論として、効果的な切りくず処理は CNC 加工プロセスに不可欠な部分です。チップの種類を理解し、適切な方法とツールを使用し、さまざまな材料に合わせて最適化し、プロセスを継続的に監視および改善することで、より高い生産性、より良い部品品質、より安全な作業環境を実現できます。優れた切りくず管理を備えた高品質の CNC 加工サービスをお探しの場合は、調達や特定のニーズに関する詳細な議論についてお気軽にお問い合わせください。
参考文献
[1] Kalpakjian, S.、および Schmid, SR (2009)。製造工学と技術。ピアソン・プレンティス・ホール。