なぜ加工品のバリ取りが必要なのでしょうか？
安全性：
バリによって鋭いエッジや突起が生じる可能性があり、作業者だけでなくエンドユーザーにも危険をもたらす可能性があります。
品質：
バリを除去することで、製品の品質と外観を向上させることができます。
機能性:
バリは、コンポーネントの性能や他の部品とのインターフェースに影響を与える可能性があります。
企業コンプライアンス
特定の業界では、製品の性能と安全性を確保するために、バリの許容レベルについて厳しい規制が設けられています。
組み立てと取り扱い
バリ取りされた製品は、取り扱いや組み立てが容易になり、損傷のリスクが軽減されます。
金属の切削加工ではバリが発生することがよくあります。バリは加工精度やワークの表面品質を低下させる可能性があります。また、製品の性能に影響を与え、場合によっては事故の原因となります。バリの問題を解決するには、通常、バリ取りが使用されます。バリ取りは生産的なプロセスではありません。バリ取りは非生産的なプロセスです。コストが増加し、生産サイクルが延長され、製品全体の廃棄につながる可能性があります。
Anebon チームは、ミリングバリの形成に影響を与える要因を分析し、説明しました。また、構造設計段階から製造プロセスに至るまで、ミリングバリを削減し、バリを制御するために利用できる方法と技術についても議論しました。
1. エンドミルのバリの主な種類
エンドミル加工時に発生する主なバリは、切削動作と工具の刃先によるバリの分類体系によると、主面の両側面のバリ、切削方向の側面のバリ、底面のバリが挙げられます。切削方向に送り、送りを切り込み、送り出します。方向性バリは5種類あります。
図1 エンドミル加工によるバリ
一般に、下端の切断方向のバリは大きくなり、除去するのが難しくなります。本稿では、切断方向の下端のバリに焦点を当てます。エンドミルの切削方向に発生するバリは、その大きさと形状により3種類に分類されます。タイプ I のバリは除去が難しく高価ですが、タイプ II のバリは簡単に除去できますが、タイプ III のバリはマイナスの場合があります (図 2 を参照)。
図2 加工方向のバリの種類。
2. エンドミルのバリ発生に影響を与える主な要因
バリの形成は、材料の複雑な変形プロセスです。バリの形成は、ワークピースの材料特性、その形状、表面処理、工具の形状と切削パス、工具の摩耗、切削パラメータ、クーラントの使用など、多くの要因の影響を受けます。図 3 のブロック図は、エンドミルのバリに影響を与える要因を示します。エンドミル加工のバリの形状とサイズは、特定の加工条件下でのさまざまな影響要因の累積的な影響によって決まります。ただし、さまざまな要因がバリの形成にさまざまな影響を与えます。
図 3: ミリングバリ形成の因果関係図
1. ツールの出入り
工具がワークから離れる方向に回転するときに発生するバリは、内側に回転するときに発生するバリよりも大きくなる傾向があります。
2. 平面から角度を削除します。
平面のカットアウト角度は、底部エッジに沿った形成バリに大きな影響を与えます。切れ刃が平面内でワークピースの終端面から離れる方向に回転し、その点でフライスの軸に垂直な特定の点を通過すると、工具速度と送り速度のベクトルの組み合わせは、刃先の端面の方向の間の角度に等しくなります。ワークピース。ワークの端面は、工具ねじの入口点から工具の出口まで伸びています。図5において、Psの範囲は、平面から切り出した角度が0degPs=180degです。
テスト結果は、切り込み深さが増すにつれてバリがタイプ I からタイプ II に変化することを示しています。通常、タイプ II バリを生成するために必要な最小ミリング深さ (限界切削深さまたは dcr とも呼ばれます) は、最小ミリング深さと呼ばれます。図6は、アルミニウム合金加工時のバリ高さに及ぼす平面の切り取り角度と切り込み深さの影響を示しています。
図6 平面切削角度、バリ形状、切削深さ
図6は、平面切断角度が120度より大きくなると、タイプIのバリが大きくなり、タイプIIのバリに変化する深さが増加することを示しています。平面のカットアウト角度が小さいと、タイプ II のバリの形成が促進されます。その理由は、Ps 値が低いほど、端子の表面の剛性が高くなるためです。これによりバリが発生しにくくなります。
送り速度とその方向は、平面切削の速度と角度、バリの形成に影響します。送り速度と出口刃先オフセット量aが大きいほど、またPsが小さいほど、大きなバリの発生を抑制する効果が高くなります。
図7 送り方向がバリ発生に及ぼす影響
3. ツールチップの EOS 終了シーケンス
バリのサイズは主に、工具先端がエンドミルから出る順序によって決まります。図 8 では、点 A が副刃先を表します。点 C は主切れ刃を表します。そして、点 B は先端の頂点を表します。工具先端の半径は鋭利であると想定されるため無視されます。エッジ AB がエッジ BC よりも前にワークピースから離れると、切りくずは加工されたワークピースの表面にヒンジで固定されます。フライス加工が続くと、切りくずがワークピースから押し出され、大きな下端の切削バリが形成されます。エッジ AB がエッジ BC よりも前にワークピースから離れると、切りくずは移行面でヒンジで固定されます。次に、それらはワークピースから切断方向に切り出されます。
実験により次のことがわかりました。
①工具先端出口シーケンス ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA でバリサイズが順次大きくなります。
②EOS の結果は、同じ出口シーケンスの下でプラスチック材料で生成されるバリ サイズが脆性材料で生成されるバリ サイズよりも大きいという事実を除いて、同一です。工具先端の出口シーケンスは工具形状だけでなく、送り速度、加工深さ、ワーク形状、切削条件などの要因にも関係します。バリは複数の要因が組み合わさって発生します。
図 8 工具先端バリの形成と終了シーケンス
4. 他の要因の影響
① フライス加工パラメータ（温度、切削環境など）。バリの形成は特定の要因にも影響されます。送り速度、フライス加工距離などの主要な要因の影響。平面切削角度と工具先端の出口シーケンス EOS 理論は平面切削角度の理論に反映されます。ここでは詳細には触れません。
②材質がプラスチックであるほど、CNC旋削部品が多いほど、I型バリが形成されやすくなります。脆性材料をエンドミル加工する場合、送り量が多かったり、平面切削角度が大きかったりすると、タイプ III の欠陥が発生する可能性があります。
③ 表面の剛性が高まることにより、端面と加工面との角度が直角を超える場合のバリの発生を抑制することができます。
④ フライス液の使用は、工具の寿命を延ばし、磨耗を減らし、フライス加工プロセスを潤滑し、バリサイズを小さくするのに有益です。
⑤ 工具の摩耗はバリの発生に大きく影響します。工具がある程度磨耗すると、刃先の円弧が大きくなります。バリのサイズは、器具の出口方向に大きくなり、切断方向にも大きくなります。メカニズムを理解するにはさらなる研究が必要です。さらに深く掘り下げてみましょう。
⑥ 工具の材質などの他の要因もバリの発生に影響を与える可能性があります。ダイヤモンドツールは、同じ条件下で他のツールよりもバリを抑制します。
3. 加工バリの管理が容易です。
エンドミルのバリの形成には多くの要因が影響します。フライス加工プロセスは、エンドミルのバリの形成に影響を与える要因の 1 つにすぎません。その他、工具の形状、ワークの構造やサイズなどの要因も考えられます。エンドミルのバリ発生を低減するには、多角的にバリの発生を制御し、低減する必要があります。
1. 合理的な構造設計
バリの発生にはワークの構造が重要な要素となります。エッジのバリの加工後の形状や大きさもワークの構造により異なります。材質や表面処理が異なる場合、CNC部品は知られていますが、形状とエッジがバリの形成に大きな役割を果たします。
2. 処理の流れ
処理が実行される順序も、バリのサイズと形状に影響を与える可能性があります。バリ取りは形状や大きさ、バリ取りの作業量やコストに影響されます。正しい処理順序を選択することで、バリ取りコストを削減できます。
図9 処理順序制御方式の選択
図 10a の平面を最初にドリルで開けてからフライス加工すると、穴の周囲に大きなフライス加工バリができます。ただし、最初にフライス加工してから穴あけした場合、小さな穴あけバリのみが表示されます。図 10b では、最初に凹面をミリングし、続いて上面をミリングすると、より小さなバリが形成されます。
3. ツールの終了を回避する
工具の引き抜きは切削方向にバリが発生する主な原因となるため、工具の引き抜きを避けることが重要です。フライスをワークから遠ざけるときに発生するバリは、ねじ込み時に発生するバリよりも大きくなる傾向があります。加工中はフライスをできるだけ避けてください。図 4 は、図 4b を使用して作成されたバリが、図 4 で作成されたバリよりも小さいことを示しています。
4. 正しいカットパスを選択します
これまでの解析により、平面のカット角度が一定の数値よりも小さい場合、バリのサイズが小さくなることがわかりました。加工幅、回転速度、送り速度を変更すると、平面の切り取り角度が変化する場合があります。適切なツールパスを選択することで、I タイプのバリの発生を回避できます (図 11 を参照)。
図 10: ツールパスの制御
図 10a は、従来のツール パスを示しています。図の斜線部分は、切断方向にバリが発生する可能性がある場所を示しています。図 10b は、バリの形成を減らすことができる改良されたツール パスを示しています。
図 11b に示すツール パスはわずかに長く、フライス加工もわずかに多くかかる場合がありますが、追加のバリ取りは必要ありません。一方、図 10a では、かなりのバリ取りが必要です (この領域にはバリがあまりありませんが、実際にはエッジからすべてのバリを除去する必要があります)。要約すると、図 10b のツール パスは、図 10a よりもバリの制御に効果的です。
5. 適切なミリングパラメータを選択します
エンドミル加工のパラメータ (刃当たりの送り、エンドミルの長さ、深さ、幾何学的な角度など) は、バリの形成に大きな影響を与える可能性があります。バリは特定のパラメータの影響を受けます。
エンドミルの切り粉の生成には多くの要因が影響します。主な要因には、工具の出入り、平面の切削角度、工具先端の順序、フライス加工パラメータなどが含まれます。エンドミル加工のバリの形状とサイズは、多くの要因の結果です。
この記事は、ワークの構造設計、加工プロセス、フライス加工の量、および選択した工具から始まります。次に、フライスバリに影響を与える要因を分析して検討し、フライスカッターの経路を制御し、適切な加工シーケンスを選択し、構造設計を改善する方法を提供します。ミリングバリを抑制または最小限に抑えるために使用される技術、方法、プロセスは、バリのサイズと品質の積極的な制御、コスト削減、生産サイクルの短縮のためにミリング加工に適用できる実現可能な技術ソリューションを提供します。
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投稿時間: 2023 年 12 月 6 日