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あなたの荒加工用エンドミルが折れる原因は?

今日、職業訓練でラフィングエンドミルを折ってしまいました!

破片が顔をかすった・・・汗

 

そして今日だけでなんと三人が同じようにラフィングエンドミルを折る始末笑

見かねた先生が、エンドミルが折れる原因について解説してくれたので、記事にします。

動力計算の板書

ワークがとぶ、工具が折れる原因

つかむ力<切削力 になっている

当然ですが、バイスでつかむ力が弱ければ、ワークがとんでしまいます。

荒加工ではバイスをしっかり締めるようにしましょう。

機械動力<切削力 になっている

切削抵抗が機械の力より大きくなると、送りに対して切削速度が上がらなくなってしまいます。

するとどうなるかというと、ワークが飛ぶ、もしくは工具が折れる、機械が停止するのいずれかになります。

切削動力の計算方法

切削動力は、自身で計算することできます

この計算は、現場でも良く使うそうです。

設定した切削動力が機械動力を上回っていれば、設定した切削条件通りにならなくなってしまい、工具が折れる等の結果になってしまいます。

 

切削動力の計算方法は以下の通りです。

切削動力=(ap×ae×Vf×kc)/(60×10^6×n)

ap×ae:切削面積

Vf:送り(Vfは一刃あたりの送り×回転数×刃数です)

kc:比切削抵抗(1mm^2の切りくずを1mm出すのに必要な力で、材料ごとに固有の値。S45Cの場合1980MPa)

n:機械効率(機械はエネルギーの100%の力で削れるわけではありません。0.8で計算します。)

 

以上から計算した切削動力が機械動力よりも小さければ、理論上は設定した条件で削れることを意味します。

機械動力は、機械のマニュアル等に必ず書いてあるとのことです。

 

私が刃物を折った条件で切削動力を計算した結果、概算ですが2.95kWになりました。

実習で使った汎用旋盤の機械動力が5.5kWなので、問題ないことになります。

ですが、計算上は送り0.1mm/刃でしたが、実際は手送りでもっと早く送っていたと思われるので、計算より高い値になっていたと思われます。

ちなみに、職業訓練校のマシニングセンタの場合、機械動力は12.1kWなので、余裕で削れることになります。

 

大企業等で大量生産を行う場合、サイクルタイムを少しでも短くするため、機械動力が許す限り切削条件を上げる場合があります。

そのような場合にこの計算は良く使うそうです。

送り速度を遅くする、削る面積を減らす

以上の計算式から、正しい切削条件で刃物が折れるのを防ぐためには

・切削面積を減らす

・1刃あたりの送りを下げる

・回転数を下げる

・刃数の多い刃物を使う

という対策ができることが分かりますね。

 

私の場合手送りで送っており、断面積が大きかったにも関わらず調子に乗って早めに回しすぎたのが一番の原因でした。

クランプを忘れない

私は汎用旋盤を使って刃物を折ってしまいました。

この原因の一つとして、クランプをし忘れていたことも指摘されました

 

なぜクランプのし忘れが刃物折れを引き起こすのか。

それは、切削の力でテーブルを引きこんでしまい、一瞬だけ送りが加速した状態になってしまったからです。

これは、ダウンカットのデメリットの一つとして以前にも述べました。

アップカットとダウンカットの使い分け

こういったことも重なって、一刃あたりの送り量が大きくなりすぎ、エンドミルが折れたものと思われます。

 

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