ヘリカルミリング：複雑な形状の精密加工

ヘリカルミリングはスパイラルミリングとも呼ばれ、CNC 加工で精密な穴、スロット、複雑な形状を作成するために広く使用されている多用途で効率的な加工プロセスです。この技術は、回転と直線の両方の動きを伴う、ヘリカルパスに沿った切削工具の同時移動が特徴です。このプロセスは優れた精度、優れた表面仕上げ、高い材料除去率を実現し、航空宇宙、自動車、金型製造などの業界のさまざまな用途に最適です。この記事では、ヘリカルミリングの原理、その用途、利点、および関連する重要なパラメータについて説明します。

ヘリカルフライス加工の理解

ヘリカルフライス加工の核心は、切削工具の回転運動と同時の直線送りを組み合わせ、工具がワークピースの周囲をヘリカルパスでトレースできるようにすることです。この連続切削動作は、通常、X、Y、Z軸を含む複数の軸によって制御されます。 CNCマシンZ 軸は深さを制御し、XY 平面は半径方向の動きを管理します。

ヘリカルミリングは、従来のエンドミル加工とは異なり、特殊な工具を必要とせずに、穴、ねじ、空洞などの深い内部フィーチャをミリングする機能を提供します。効率性と精度が高いため、皿穴やタップ穴などの傾斜面を持つフィーチャの切削によく使用されます。

ヘリカルフライス加工の種類

望ましい結果と部品の複雑さに応じて適用できるヘリカルミリングにはさまざまなバリエーションがあります。これには次のものが含まれます。

• フルヘリカル補間： 理想的な 深穴加工 連続したらせん状の経路を持ち、硬い材料に使用されます。
• 部分ヘリカル補間: 材料を部分的に除去します。スロットフライス加工やポケット加工に最適です。
• 多軸ヘリカルフライス加工: 複数の CNC 軸を制御し、複雑な形状を 1 つのステップで加工します。

ヘリカルミリングの利点

ヘリカルミリングは、従来のミリングや機械加工方法に比べていくつかの利点があります。これらの利点により、ヘリカルミリングは現代の製造プロセス、特に高精度産業で好まれる手法となっています。主な利点は次のとおりです。

精度と精度

ヘリカルフライス加工では、工具の動きを正確に制御できるため、ねじ山、溝、深穴などの複雑な形状を加工する際の精度が向上します。連続した多軸動作により、部品が厳しい公差で加工され、後処理の必要性が軽減されます。

特別なツールは不要

ヘリカルフライス加工では、各タスクに異なる専用ツールを必要とせずに、ねじ切り、穴あけ、溝入れなどの複数の操作を実行できます。この柔軟性により、ツールの管理と在庫が簡素化され、コストとセットアップ時間が削減されます。

改善された表面仕上げ

ヘリカルミリングにおける切削工具の滑らかで連続的な動きにより、他の方法で表面仕上げが悪くなる一般的な原因であるチャタリングと振動が最小限に抑えられます。ヘリカルミリングにより優れた表面品質が得られ、追加の仕上げ作業の必要性が減ります。

効率的な切りくず排出

ヘリカル フライス加工では、ヘリカル パスによって切削領域から切り屑が移動しやすくなるため、加工中の切り屑の除去が効率化されます。これにより、特に深穴やねじ切りフライス加工のアプリケーションで、切り屑の再切削、過熱、工具の損傷のリスクが軽減されます。

多才

ヘリカルフライス加工は、アルミニウムなどの軟質金属から、鋼やチタンなどの硬質合金まで、さまざまな材料に適用できます。その汎用性により、ねじ切りフライス加工、穴あけ加工、傾斜面の加工など、さまざまな用途に適しています。 面取り または皿穴。

カスタマイズと複雑な形状

ヘリカルミリングの多軸制御により、従来のミリング技術では実現が難しい複雑な形状や特徴の加工が可能になります。ヘリカルギア、キー溝、内ねじなど、複雑な形状のカスタム部品の製造に最適です。

課題と考慮事項

ヘリカルフライス加工には利点がある一方で、いくつかの課題もあります。ヘリカル動作の複雑さにより、送り速度、スピンドル速度、切削深さなどの切削パラメータを正確に制御する必要があります。さらに、最適なパフォーマンスを実現するには、ツールの設計と材料の選択が重要な役割を果たします。

さらに、ヘリカルフライス加工装置への初期投資は高額になる可能性があります。しかし、精度、工具寿命、コスト削減の面での長期的なメリットを考えると、この投資は正当化されることが多いです。

ヘリカルミリングの用途

ヘリカルミリングは、硬化材料に高精度の穴あけ加工を必要とする用途に特に有利です。航空宇宙、自動車、金型、 金型製造 精度と表面品質が重要となる産業では、ドライカットが実現できるため、冷却剤の使用に伴う環境への影響と運用コストが削減され、さらに魅力が高まります。

ヘリカルミリングは、精密加工が可能なだけでなく、従来のドリル加工方法に比べて工具寿命が延び、摩耗も少なくなります。これは、切削力がより均一に分散され、切りくずが効果的に除去されるためで、工具とワークピースの相互作用と熱の発生が最小限に抑えられます。

ヘリカルミリングにおける重要なパラメータ

ヘリカルミリングを実行する場合、最適なパフォーマンスと精度を確保するために、いくつかの重要なパラメータを慎重に制御する必要があります。

• らせん角： ねじれ角 切削工具のねじれ角によって、工具がどの程度積極的に材料を除去するかが決まります。ねじれ角が大きいほど、切削がスムーズになり、材料の除去が速くなりますが、ねじれ角が小さいほど、より高い精度が求められる用途に適しています。
• 送り速度: ヘリカルフライス加工の送り速度は、使用する材料と工具に基づいて最適化する必要があります。送り速度が速すぎると工具の摩耗や表面仕上げの劣化につながる可能性があり、送り速度が低すぎると加工の効率​​が悪くなり、サイクル時間が長くなる可能性があります。
• 切削速度: 切削速度は工具の性能と加工面の品質に直接影響します。材料の硬度や使用する切削工具の種類に応じて調整する必要があります。
• 切り込みの深さ: 深いヘリカルフライス加工を行うときは、切削深さを制御することが重要です。段階的に深さを増やすアプローチは、工具の摩耗を減らし、一貫した品質を確保するのに役立ちます。
• ツールパスプログラミング: CNCプログラミング ヘリカルフライス加工では、工具が垂直軸（Z軸）に沿って同時に移動しながら放射状（XY平面）に切削するヘリカルツールパスを定義します。 CAMソフトウェア これらのツールパスを効率的に生成するために使用されます。

従来の製粉方法との比較

ヘリカルミリングは、従来のミリングやドリリングとはいくつかの重要な点で異なります。

スレッドミリングとタッピングの比較

柔らかい材料にねじ山を作るにはタッピングの方が速いですが、特に大径の穴や硬い材料の場合は、ねじフライス加工の方が汎用性があります。ヘリカルねじフライス加工では、工具を変更せずに内ねじと外ねじの両方を作ることもできます。

スレッドミリング	盗聴
一般的に柔らかい素材では遅くなりますが、硬い素材では効率的です。	柔らかい素材に糸を早く作ることができる
汎用性が高く、大径穴やさまざまなねじタイプに適しています	特定のタップデザインに限定
工具交換なしで内ねじと外ねじの両方を製造可能	タップタイプに基づいて内ねじに限定されます
硬い材料や大口径に最適	柔らかい素材に最適
特に難しいアプリケーション向けの高精度	一般的に正確だが汎用性は低い
連続切削による優れた表面仕上げ	表面仕上げは良好ですが、材質により異なる場合があります
異なるねじの種類でも工具の変更は不要	ねじの種類ごとに特定のタップが必要

穴あけ加工とドリリング

ヘリカルミリングは、従来のドリル加工よりも高い精度と優れた表面仕上げを実現するため、硬い材料に深い穴を加工するのに最適な方法です。

ヘリカルフライス加工（穴加工）	従来の掘削
特に硬い材料の深い穴の精度が向上	ほとんどの標準的な穴には適していますが、深い穴には精度が劣ります。
滑らかで連続的な切削動作による優れた表面仕上げ	中程度の仕上げ、追加の仕上げが必要な場合があります
硬い材料や複雑な形状に最適	さまざまな材料に効果的ですが、硬い材料や丈夫な材料にはあまり適していません。
一貫した精度で深い穴あけに最適	浅い穴から中程度の深さの穴に効果的
切削力の低減により、繊細なワークピースや薄壁ワークピースの加工に適しています。	切削力が高く、繊細な部品の変形につながる可能性がある
複雑な穴や傾斜面にも適しています	主に単純な直線穴用
多軸制御と精度のため通常は遅くなります	基本的な穴あけ作業をより速く

仕上げ品質

ヘリカルミリングは、一般的に他の加工法に比べて優れた表面仕上げを実現します。 フライス加工技術 ヘリカルミリングは、連続的で滑らかな切削動作により、工具のチャタリングや中断を最小限に抑えます。従来のフライス加工方法では、より急激な切削を伴うことが多いため、工具のチャタリングや中断が最小限に抑えられます。その結果、ヘリカルミリングは、特に精度が重要な用途において、より均一で磨かれた表面を実現します。

切削力が減少すると工具の摩耗も減少し、より硬い材料を扱う場合でも、長期間にわたって一貫した仕上げ品質が確保されます。このため、高い表面品質が重要な要件である場合、特に精度と滑らかさが極めて重要な航空宇宙や自動車などの業界では、ヘリカルミリングが推奨される方法となります。

ヘリカルミリング研究の成果

さまざまな状況でのヘリカルミリングの性能を調査した研究がいくつかあります。たとえば、R. Iyer、P. Koshy、E. Ng が実施した研究では、AISI D2 工具鋼の硬質加工による精密穴あけにおけるヘリカルミリングの使用に焦点を当てました。この研究では、このプロセスでのドライカットに関連する環境的およびコスト上の利点が強調されました。

RBDペレイラ、CHラウロ、LCブランドンによる別の研究は、 先進製造技術の国際ジャーナルは、AISI H13 硬化鋼に穴を開けるドライ ヘリカル ミリングにおける工具の摩耗を調査しました。その結果、ヘリカル ミリングにより、管理可能な工具摩耗で高品質の仕上げ穴を実現できることが示されました。

さらに、NM RamezaniとB Davoodiによる研究では、硬鋼のヘリカルフライス加工におけるコーティングされた超硬合金インサートの性能を調査しました。 製造技術管理ジャーナル、AISI D2 硬化鋼のエンドミル加工における TiAlN/AlCrN 多層コーティング超硬インサートの有効性を評価しました。

まとめ

ヘリカルミリングの主なパラメータと利点を理解することで、製造業者は業務を最適化し、コストを削減し、製品の品質を向上させることができます。硬い金属や複雑な形状を扱う場合でも、ヘリカルミリングは機械加工のニーズを満たす信頼性の高いソリューションを提供します。

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