切削深さの定義と計算方法

CNC加工で部品を製造する場合、製品の最終品質はいくつかの重要なパラメータによって決まります。その中でも、切込み深さ（DOC）は中心的な役割を果たします。送り速度や切削速度に加え、切込み深さは加工効率、表面仕上げ、そして工具寿命に直接影響を与えます。

この包括的なガイドでは、切削深さとは何か、なぜそれが重要なのか、他の加工パラメータとどのように関係するのか、そしてそれを正確に計算する方法を説明します。

機械加工における切削深さとは何ですか?

切込み深さとは、切削工具が各パスでワークの表面からどれだけ深く切り込むかを表します。工具が横方向に移動する（旋削加工の場合）か、ワークを固定したまま回転する（フライス加工の場合）と、切削深さに相当する厚さの材料層が削られます。チーズの薄切りを削るのと同じように考えてみてください。チーズの薄切りの厚さが、切込み深さです。

フライス加工では、回転する工具が材料に向かって一定量だけ下降します。旋削加工では、固定された切削工具が回転するワークピースに向かって一定距離だけ半径方向に前進します。 CNC メーカー 切削深さをミリメートル（mm）またはインチ（in）で表します。金属切削における典型的な値は、0.1パスあたり2 mmからXNUMX mmの範囲です。

切削深さの種類

機械加工作業には、主に 2 種類の切削深さが関係します。

タイプ	略語	リーダーシップ	としても知られている
ラジアル切込み深さ	RDOC	ツールの軸に垂直	ステップオーバー、カット幅
軸方向切込み深さ	ADOC	ツールの軸に沿って、材料に垂直に	ステップダウン、切削深さ

半径方向の切込み深さは、工具がワークピースに対して左右にどれだけ食い込むかを表します。軸方向の切込み深さは、工具がワークピースにどれだけ深く入り込むかを表します。どちらの値も、材料除去率と切削力に影響します。

切削深さの制御が重要な理由

切削深さの制御は、性能と品質の両方にとって不可欠です。切削深さが浅すぎると、工程の効率が低下する可能性があります。一方、深すぎると、工具の損傷、材料の過熱、表面仕上げの劣化につながる可能性があります。

DOC が重要な理由はいくつかあります。

• DOC が高くなると工具の摩耗が増加: より深く切るにはより大きな力が必要となり、工具の先端でより多くの熱が発生するため、工具の摩耗が早くなります。
• 表面仕上げが影響を受ける: DOC が高すぎると、振動、チップの蓄積、またはたわみにより、表面が荒れたり不均一になったりする可能性があります。
• ビルドアップエッジ（BUE）リスク： 特にアルミニウムのような軟質金属の場合、過剰な DOC により BUE が形成され、材料が工具に付着して表面が歪むことがあります。
• 寸法精度が低下する可能性があります: 切削深さが深くなると、工具とワークピースの両方にかかるストレスが増加し、たわみや反りが発生する可能性があります。

サブスクリプション型フィットネスアプリでは、 軟質金属の旋削加工では、DOC が適切に設定されていない場合、BUE の形成が制御不能となり、仕上がりが粗くなり、工具の故障につながる可能性があります。

切削深さが他の加工変数に与える影響

切削深さは手動で設定するか、 Gコードは、他の加工要素と重要な相互作用をします。最良の結果を得るには、これらすべてのバランスをとる必要があります。

切削速度と送り速度

切削速度（工具の表面速度）と送り速度（工具の回転速度）は、切込み深さと連動して材料除去率（MRR）を決定します。いずれかのパラメータを変更すると、他のパラメータにも影響が及びます。例えば、DOC（工具総切削量）が増加すると、工具の過熱を防ぐために送り速度または速度を下げる必要がある場合があります。

冷却と潤滑

クーラントは切削部の温度管理に役立ちますが、興味深いことに、低切込みでクーラントを過剰に使用すると工具摩耗が悪化する可能性があります。これは、切削片が強くカールし、工具接合部に熱が閉じ込められるためです。このような場合、クーラントを追加するよりも、チップブレーカーを使用する方が効果的かもしれません。

すくい角と材料の種類

熱可塑性プラスチックなどの一部の材料は熱に敏感です。このような材料を加工する際は、熱変形や切削片の付着を防ぐため、工具のすくい角と切込み深さを慎重にバランスさせる必要があります。

ツールジオメトリとDOC

切削工具のすくい角と切削速度は、切込み深さとバランスをとる必要があります。これは特にプラスチックや軟質金属の加工において重要です。これらの材料は熱や変形に敏感であり、不適切な切込み深さを使用すると、粘性切粉や工具の固着が発生する可能性があります。

切削深さの計算方法

DOC を計算する方法は、加工プロセスの種類（旋削またはフライス加工）によって異なります。

切削深さを計算する前に、次のことを決定する必要があります。

1. 加工プロセス：フライス加工、旋削加工、穴あけ加工など
2. 被削材: スチール、アルミニウム、プラスチックなど
3. 工具の材質とコーティング: 超硬合金、高速度鋼（HSS）、ダイヤモンドスタイルなど
4. 機械能力: 最大スピンドルパワー、剛性、および移動制限。
5. 必要な表面仕上げ: 粗さの値または許容範囲。

旋削加工

In 旋削加工工具が半径方向に移動する間、ワークピースは回転します。切込み深さは、外面から切削面までの距離です。この半径方向の係合量がDOC（切削深さ）です。機械工は、パスごとの意図された材料除去量からDOCを計算します。

• 件名： ツールパス
• アクション： 半径距離だけパーツ内へ移動
• 結果： DOCと同等の厚さのチップを作成します

計算例:
棒鋼の直径を50.0 mmから48.0 mmに加工します。XNUMXパスあたりのDOCは次のようになります。

DOC=(50.0−48.0)/2=1.0 mm

	値
初期直径	50.0 mm
最終直径	48.0 mm
切削深さ（パスあたり）	1.0 mm

製粉作業

In フライス加工工具は回転しますが、ワークは静止したままです。切込み深さとは、工具が材料に垂直にどれだけ深く食い込むかを表します。

フライス加工には通常、次の 2 つの深さの方向があります。

• 軸方向の切込み深さ – スピンドル軸に沿った深さ
• 半径方向の切削深さ – スピンドル軸に垂直な深さ

DOC の製粉に決まった公式はありませんが、一般的な目安は次のとおりです。

• 直径が20 mmを超える工具の場合、DOCは工具直径の4倍に設定されることが多い。
• 20 mm未満のツールの場合、セットアップの剛性に応じて、DOCはツール直径の10倍まで上がることがあります。

マシンがこれらの値によって生成される力を処理できることを常に確認してください。

一般的な加工における典型的な切削深さ

切削深さは地域​​によって大きく異なる 機械加工作業次の表は、一般的な範囲をまとめたものです。

プロセス	標準的な深さの範囲（mm）	Notes
ターニング	0.5 – 3.0	ワークの硬度に依存
正面フライス	0.5 – 10.0	カッターの直径と出力によって決まります
外周フライス加工	1.0 – 5.0	荒加工の場合は高く、仕上げの場合は低く
スロッティング	0.1 – 3.0	狭いスロット用に小さい
訓練	穴の全深度	ドリルの長さによって制御
研削	0.01 – 0.1	精度のために非常に浅い
ブローチ	0.05 – 0.5	ブローチ歯の形状に基づく
プレーニング/シェーピング	0.2 – 5.0	材料とツールによって異なる
EDM	変数	必要なパルスと合計深度ごとに設定

切削深さの設定：ステップバイステップガイド

BOYI TECHNOLOGY では、初期の切削深さを選択するために次のワークフローを推奨しています。

1. ツール製造元の推奨範囲をお読みください。
2. 材料特性とワークピースの形状を確認します。
3. マシンの機能と最近のメンテナンス状態を考慮します。
4. 初期テストカットの控えめな深さを入力します。
5. テストを実行し、ツールの摩耗、表面仕上げ、部品の寸法を測定します。
6. 結果がターゲットと一致するまで、深度を少しずつ増減します。
7. 最終的なパラメータを確定し、繰り返しのジョブのために文書化します。

切りくずの厚さと切込み深さ

よくある誤解の一つに、切りくずの厚さは切込み深さに等しいというものがあります。実際には、切りくずの厚さは通常、切込み深さよりも大きくなります。

切削中、材料はせん断面に沿ってせん断されます。これにより、切削片は圧縮され、未切削層（DOC）よりも厚くなります。

いくつかの定義を使ってみましょう:

• 切削深さ（t₀）: ツールの先端が材料内に移動する通常の距離。
• チップ厚さ（tₐ）: ワークピースから切り取った後の金属リボンまたはチップの厚さ。

刃先でのせん断作用により、切削片の厚さは通常 大きい 切削深さよりも材料が変形し圧縮されてから分離されるためです。

チップ厚さ比（切削比）：

切削深さと切削片の厚さの比率を切削比（r）と呼びます。

r = DOC / チップ厚さ

比率が低いほど材料の圧縮が大きくなり、その結果、熱が増加し、ツールの摩耗が増加する傾向があります。

せん断角と傾斜角の影響

せん断加工中、切削片は圧縮され、すくい面上を滑ります。この形状により、以下の結果が得られます。

どこ：

• ϕはせん断面角です。
• α はツールのすくい角です。

すくい角 α が大きいほどせん断角 ϕ が増加して切削力は低下しますが、切りくずの厚さも変化します。

切削深さ、切削力、および動力の関係

DOCが増加すると、工具と機械に作用する力も増加します。これらの力を計算することで、工具または機械が負荷に耐えられるかどうかを判断するのに役立ちます。

切削抵抗(Fc)

これは材料をせん断するために必要な主な力です。

切断力（Pc）

どこ：

• Pc = 電力 (W)
• Fc = 切削力 (N)
• V = 切断速度（m/分）

切断に必要なエネルギーは次のとおりです。

• せん断比エネルギー（us）: 物質を変形するために必要なエネルギー。
• 摩擦固有エ​​ネルギー（uf）: チップとツール間の摩擦によって失われるエネルギー。

これらの値は切削深さによって影響を受けます。切削深さが深くなるほど必要なエネルギーも大きくなり、より強力な機械やより堅牢な工具が必要になります。

ヒント： ツールが過熱したり、急速に摩耗したりする理由がわからない場合は、切削の深さを確認し、力を再計算してください。

BOYI TECHNOLOGY: あなたの機械加工パートナー

BOYI TECHNOLOGYは、 CNC機械加工サービス ヨーロッパと北米全域で、私たちは以下を組み合わせます。

• 高機能 5軸加工センター
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当社のエンジニアはお客様と協力し、お客様の材料と公差要件に最適なDOC、送り、速度を設定します。小型試作品から大量生産部品まで、当社のエンジニアは、切込み深さなどの重要な要素を、品質、速度、コストに合わせて完璧に調整します。 お問合せ 当社がお客様の製造目標をどのようにサポートできるかについて詳しくご覧ください。

まとめ：

切込み深さは、CNCプログラムにおける単なる数値ではありません。部品の仕上がりや工具の寿命を左右します。切込み深さを誤って判断すると、工具の破損、品質低下、材料の無駄につながる可能性があります。

機械加工ジョブを計画する場合:

• 材質と工具に基づいた切削深さについては、メーカーの推奨事項から始めます。
• マシンの機能を考慮してください。深さが増すほど、より高い剛性とパワーが必要になります。
• 工具寿命と生産性のバランスをとるために、切削速度と送り速度とともに DOC を調整します。

切削深さを慎重に制御し、それが他のパラメータに与える影響を理解することで、より安定した、効率的で費用対効果の高い加工プロセスを構築できます。 ボイテクノロジー、ツールコストを削減し、サイクルタイムを短縮し、一貫性のある高品質の部品を実現できます。