多くのメーカーは、形状やカーブが変化する複雑な部品に苦労しています。標準的な旋盤加工では、段差や粗い面が残ることがよくあります。これらの問題は、再加工の増加、リードタイムの延長、追加コストの原因となります。輪郭旋盤加工はこれらの問題を解決します。旋盤で滑らかで流れるような形状を最小限の手作業で仕上げることができます。
滑らかなカーブや複雑な形状のパーツを作りたい場合、輪郭旋盤加工が役立ちます。その仕組みと、なぜ重要なのかを以下でご覧ください。
コンターターニングとは？
輪郭旋盤加工は、切削工具がX軸とZ軸の両方を同時に移動する旋盤加工である。この多軸移動により、工具は特定の曲線や角度の軌跡を描くことができる。その目的は、円弧、丸みを帯びたエッジ、傾斜したプロファイルなどの滑らかな形状を、回転するワークピースに作成することです。
工具が単一軸に沿って単純な切削を行うストレートターニングとは異なり、コンターターニングではより複雑な形状が可能になる。最終的な部品の形状は、ツールパスのプログラム方法によって決まります。
この方法は、カムシャフト、ノズル、カスタムコネクターなど、直径が変化する部品に特に効果的です。制御性と精度を高めるため、CNC旋盤を使用することが多い。
輪郭旋削の仕組み
輪郭旋削は、正確な結果を保証するために、わかりやすいプロセスに従って行われます。ここでは、実際にどのように機能するかを説明する。
ステップ1：ワークの準備
円柱状の素材、多くの場合は丸棒や鍛造ブランクを、最終的な部品の長さよりわずかに長く切断したものから始める（通常、フェーシングと保持のために2～5mmの余分な長さがある）。3つ爪または4つ爪のチャックにワークをしっかりと取り付け、適切な同心度を確保する。
表面をディグリーザーやアルコール系溶剤で洗浄し、油分や酸化を取り除く。高精度の部品は、ダイヤルゲージやVブロックなどを使って真直度をチェックすることが不可欠です。
ステップ2：ツールの選択とセットアップ
希望する形状に合った切削工具を選ぶ。工具の先端のサイズ、形状、コーティングは、材料と希望する仕上げのタイプに合わせる必要がある。例えば、一般的な輪郭加工には、先端半径が0.4 mmから0.8 mmの工具を使用する。
工具をホルダーに取り付け、機械の中心線上にセットする。ツールセッターを使用するか、手動で位置合わせを行う。振動を抑えるため、工具のセットアップは短く、しっかりと行う。
ステップ3：CNC旋盤のプログラム
CAMソフトウェアまたはGコードを使ってツールパスを作成する。プログラムは、部品の形状に合わせてXとZの両方の動きを制御する必要があります。材料に応じて、切削深さ、送り速度、主軸回転速度を設定する。
基本的な設定は以下の通り：
- 軟鋼：300～500 SFM（表面フィート／分）
- ステンレススチール：150～250 SFM
- 送り速度0.05～0.2mm/回転
コードを実行する前にダブルチェックしてください。小さなミスでも、ツールのクラッシュや部品のスクラップの原因になります。この作業を繰り返す場合は、次回のためにプログラムを保存してください。
ステップ4：ドライランとシミュレーション（任意だが推奨）
まずシミュレーションを行う。これは、CAMソフトウェアまたはCNCコントローラ上で行うことができます。工具がどのように動くかを視覚化し、起こりうる問題を特定するのに役立ちます。
機械上でドライランを行うこともできます。このステップでは、パーツを切削することなく、工具がプログラム内を移動します。これにより、ツールパス、クリアランス、タレットの動きを確認できます。この確認では、常に低速でシングルステップモードを使用してください。
ステップ5：回転操作の実行
すべてが整ったように見えたら、マシンを起動してプログラムを実行する。経過を見る。工具がスムーズに切れ、切りくずがきれいになっていることを確認する。
工具の摩耗、振動、ノイズの兆候を探す。必要であれば、送りや速度を調整する。切削後、機械を停止し、部品を取り外します。サイズを測り、図面と一致しているか形状を確認してください。
輪郭旋盤加工の種類
輪郭旋盤加工にはいくつかの方法がある。それぞれの方法は、部品の形状と切削が必要な領域に基づいて使用されます。これらの方法は、機械工が異なるタイプのプロファイルを作成するのに役立ちます。
外部輪郭旋削
この方法は、丸い部品の外側を成形するために使用される。切削工具が外面に沿って移動し、曲線、角度、段差を作る。
シャフト、スリーブ、ケーシングなどの部品によく使われる。滑らかな表面を保ちながら、細かな形状を形成することができる。
工具が外側で作動するため、切りくずを取り除きやすく、工具を正しい位置に保ちやすい。そのため、この方法は多くのショップで広く使われている。
内部輪郭旋削
この方法は、穴や開口部の内側の形状を切断するために使用される。切削工具は内部を通り、曲線や角度のついた経路をたどる。
ボア、溝、内テーパーの加工によく使われる。この種の加工には、より小さな工具と、より慎重な計画が必要である。
工具は部品の内部で作業するため、スペースが狭い。切り屑はすぐに堆積します。スムーズな稼働を維持するには、適切なセットアップと適切なクーラントの流れが不可欠です。
複雑な形状の旋盤加工
この方法は、内部切削と外部切削の両方を組み合わせたものである。工具は、曲線、テーパー、段差の変化など、いくつかの形状を含む経路をたどります。
コネクターや複数のセクションを持つシャフトなど、カスタムパーツに使用されることが多い。機械は、衝突を避け、高い精度を維持するために、正確な経路をたどる必要があります。
この工程は、よく設計されたCNCプログラムと適切な工具選択に依存している。セットアップに時間がかかるかもしれませんが、一工程で部品を仕上げることで時間を節約できます。
輪郭旋盤加工の利点
輪郭旋盤加工は、基本的な旋盤加工に比べていくつかの利点があります。より厳しい仕様に対応し、品質を向上させ、生産工程を削減することができます。
複雑形状加工
輪郭旋盤加工は、曲線、テーパー、混合形状のパーツの加工を可能にします。複数のセットアップやカスタム治具は必要ありません。1つのCNCプログラムで、1回の操作で詳細なプロファイルを切削できます。コストを上げることなく、部品設計の自由度が高まります。
より高い精度と一貫性
CNC制御は、X軸とZ軸に沿った正確な工具移動を可能にします。これにより、すべてのカットが同じ経路をたどります。その結果、等高線旋盤加工は部品間の高い一貫性を実現します。長時間の加工でも、公差は厳しいままです。
より良い表面仕上げ
工具が輪郭に沿って滑らかに動くため、段差やツールマークが少ない。適切な送り速度、回転数、工具形状により、輪郭加工はきれいな仕上がりになります、 研磨面.これにより、余分な研磨や研削の必要性が減少または除去される。
複雑な形状の時間効率
工具を切り替えたり、パーツの位置を変えたりする代わりに、輪郭旋盤加工では1回のパスで全体の形状を作成することができます。それは 荒削りと仕上げ を同じ経路で処理する。これにより、時間を節約し、取り扱いを減らし、生産を加速させることができる。
コンターターニングの用途
等高線旋盤加工は、あらゆる産業の製造における真の課題を解決します。コンターターニングが最も価値を発揮するのはここです：
航空宇宙
航空宇宙部品は、テーパー部、滑らかな移行部、重要な寸法を持つことが多い。輪郭旋盤加工は、タービン部品、着陸装置部品、構造用コネクタの加工に使用されます。高い表面品質を維持しながら、厳しい公差を満たすことができます。
自動車
自動車分野では、カムシャフト、ステアリングロッド、サスペンションピン、バルブ部品の製造に輪郭旋盤加工が用いられている。これらの部品が正しく機能するためには、正確な曲線が必要です。輪郭旋盤加工は、セットアップ時間を短縮し、各部品を均一に保ちます。
医療機器部品
医療器具やインプラントは、丸みを帯びた形状や複雑で細かいディテールを特徴とすることがよくあります。外科用ハンドル、整形外科用インプラント、歯科用コンポーネントなどの部品には、滑らかな仕上げと密接な公差が要求されます。医療用途で要求される厳しい品質基準を満たすのに役立ちます。
金型製造
金型部品 曲線の形状や細かいディテールが要求されることが多い。 射出成形 または ダイカスト.輪郭旋盤加工は、丸いチップやピンにこれらの形状を直接形成するのに役立ちます。手作業による研磨を減らし、工具メーカーが設計仕様をより迅速に満たすことを可能にします。
効果的な輪郭旋削のためのベストプラクティス
等高線旋盤加工で最高の結果を出すには、入念な計画と綿密な段取りが必要です。ここでは、作業を効率的かつ正確に行うためのベストプラクティスをご紹介します。
正しいツール形状を使用する
正確なプロファイルを作成するには、正しい工具形状を選択することが重要です。工具のノーズ半径は、輪郭の詳細レベルに合わせる必要があります：
- を使用する。 ノーズ半径が小さい（例：0.2～0.4mm） 鋭角なコーナーや狭い半径に対応する。
- を使用する。 ノーズ半径が大きい（例：0.8～1.2mm） よりスムーズな移行とより良い表面仕上げのために。
工具の摩耗は、表面品質と寸法精度に大きな影響を与える。インサートを定期的に拡大して点検してください。逃げ面摩耗、チッピング、ビルドアップエッジ (BUE)の兆候がないか確認してください。磨耗したチップは、磨耗が限界に達す る前に交換し、仕上げ不良や寸法ドリフトを防いでく ださい。
切削パラメータの最適化
切削速度(SFM)、送り速度(mm/rev)、切り込み深さ(DOC)は、被削材の材質と工具の種類に基づいて調整する必要がある。例えば
- ステンレス 熱と磨耗を抑えるため、低速（150～250SFM）が必要な場合がある。
- アルミニウム 高速加工（600～1000SFMまで）が可能だが、鋭利な工具と良好な切り屑排出性が要求される。
出発点として、メーカー推奨値を使用してください。部品の形状、工具寿命、仕上げ面の結果に基づいてパラメータを微調整し、性能を最適化してください。過度の主軸回転数や送りは、工具のびびり、振動、チップの急速な破損の原因となるため、避けてください。
CNCプログラミングでは、可能な限りCSS（Constant Surface Speed）モードを使用してください。これは、部品の直径に基づいて主軸回転数を自動的に調整し、曲面に沿って一貫した切削条件を確保します。
適切なワーク保持を優先する
旋盤加工中のたわみや振動を防ぐには、確実で剛性の高いワーク保持が不可欠です。精密な3爪チャック、コレット、または部品を歪ませることなくしっかりと把持できる特注治具を使用してください。
ダイヤルインジケータを使用して、部品のアライメントを確認します。高精度の加工では、全振れを0.01 mm以下に抑える必要があります。不適切なクランプや中心から外れた取り付けは、テーパー、オーバリティ、表面のびびりの原因となります。
肉薄の部品やデリケートな部品の場合は、切削圧力による変形を抑えるために、ソフトジョーやライブセンターや心押台によるサポートを検討する。
結論
輪郭旋盤加工は、丸い部品の曲線、角度、または複雑なプロファイルを切削するために使用されるCNC旋盤プロセスです。2つの軸に沿って工具を制御し、プログラムされた滑らかな経路をたどります。この方法により、機械部品は、より高い精度、よりきれいな仕上げ、より少ない工程で製造することができる。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
