機械加工における SFM とは何か: 意味、用途、計算式

機械加工のプロセスでは、高効率と高精度を実現するために、さまざまなパラメータを慎重に管理する必要があります。旋削、フライス加工、穴あけ、研磨などの機械加工操作で最も重要な要素の1つは、 研削 毎分表面フィート数 (SFM) は、切削速度、つまり切削工具が加工対象の材料と相互作用する速度の尺度です。

この記事では、SFM の意味、機械加工におけるその応用、および計算式について詳しく説明します。

機械加工における SFM とは何ですか?

SFM（Surface Feet per Minute）は、機械加工プロセス中の「表面速度」または「切削速度」を表すために使用される測定単位です。これは、工具の刃先がワークピースの表面を移動する速度をフィート/分で表したものです。基本的に、これは工具が材料をどれだけ速く切断するかの尺度です。

SFM は、特定の加工操作に最適なスピンドル速度 (RPM または 1 分あたりの回転数で測定) を決定するのに役立つため、特に重要です。目標は、旋盤やフライス盤のどちらで使用されるか、またツールやワークピースの直径に関係なく、各タイプのカッターに最適な切削速度を提供するスピンドル速度を見つけることです。

メートル法では、表面速度は SMM (Surface Meters per Minute) またはメートル/分で測定されます。ただし、多くの機械加工コンテキスト、特にヤードポンド法を使用する地域では、SFM が依然として普及しています。

SFM は機械加工プロセスにどのように影響しますか?

SFM (Surface Feet per Minute) は、さまざまな操作に最適なスピンドル速度 (RPM) を決定することで、機械加工プロセスにおいて重要な役割を果たします。これは、ツールのパフォーマンス、材料の加工性、および完成品の全体的な品質に直接影響します。

工具寿命と摩耗

正しいSFMは、過度の摩耗を軽減するのに役立ちます。 切削工具SFM が高すぎると、ツールが急速に摩耗したり、故障したりする可能性があります。一方、SFM が低すぎると、切削効率が低下し、不必要な熱が蓄積される可能性があります。

切削効率

適切な SFM により、材料が効果的に除去され、生産性が向上し、表面仕上げが向上します。SFM と他のパラメータ (送り速度や切削深さなど) のバランスをとることで、最適な切削条件が得られます。

表面仕上げ品質

適切なSFMを維持することで、よりスムーズな 表面仕上げSFM が低すぎると、工具が材料に引っかかり、仕上がりが粗くなる可能性があります。SFM が高すぎると、過度の熱が発生し、ワークピースが変形する可能性があります。

熱管理

加工中に発生する熱は、工具とワークピースの両方に悪影響を及ぼす可能性があります。適切な SFM は、管理可能な温度を維持し、熱による損傷を減らし、工具の寿命を延ばすのに役立ちます。

重要な考慮事項

最適な SFM 範囲は材料によって異なります。たとえば、硬い金属や合金は、アルミニウムや真鍮などの柔らかい材料に比べて、より低い切削速度が必要です。加工する材料に応じて SFM を調整することで、オペレーターは結果を最適化できます。

機械加工におけるSFMの用途

以下は機械加工における SFM の主な用途です。

1. 切削速度の計算:
   • 旋盤では、カッターが静止したままワークピースが回転します。
   • フライス盤では、ワークピースが静止したままカッターが回転します。
   • 特定のツールと材料の組み合わせの SFM を知ることで、機械工はスピンドルの最適な RPM を計算できます。
2. ツールと材料のマッチング:
   • ツールや材料によって SFM 値が異なります。
   • 適切なツールを材料に合わせることで、効率的で高品質な切断が保証されます。
   • 不適切な SFM は、過度の熱発生、ツールの摩耗、表面仕上げの劣化につながる可能性があります。
3. 加工パラメータの最適化:
   • SFM は、望ましい加工結果を達成するために重要な送りと速度を決定する重要なパラメータです。
   • SFM を最適化することで、機械工はサイクル時間を短縮し、生産性を向上させることができます。

表面速度とSFM

表面速度とは、切削工具がワークピース上で移動する速度を指します。一方、SFM (Surface Feet per Minute) は、その速度をフィート/分単位で標準化した測定値です。

• 表面速度の過剰による影響: 表面速度が速いと過度の熱が発生し、工具とワークピースの両方が損傷する可能性があります。速度が速すぎると工具の刃先が鈍くなり、工具寿命と切削性能が低下します。
• 表面速度不足の影響: 表面速度が低すぎると、工具が材料に擦れてきれいに切断されず、熱が蓄積される可能性があります。表面速度が不十分だと、切削効率が低下し、工具の寿命と性能に悪影響を及ぼします。

SFMの測定に使用される単位

表面フィート/分 (SFM) は、フィート/分 (FPM) とミリメートル/分 (MM/分) の 2 つの主要な単位で測定できます。どちらの単位も表面速度を測定するという同じ目的に使用されますが、その使用は地域と使用されている測定システムによって異なります。

ユニット	メリット	デメリット
フィート/分 (FPM)	– アメリカや帝国単位系を採用している他の国で一般的に使用されています。 – インペリアル単位が主流の CNC マシンを扱う米国の機械工にとって便利です。 – インチ、ポンド、フィートなどの他の帝国単位との統合を簡素化します。	– 国際的に共同作業を行う場合や、メートル法仕様の CNC マシンを使用する場合は、メートル法単位への変換が必要です。 – 世界の他の多くの地域で使用されているメートル法に慣れている機械工にとっては直感的ではありません。 – システム間で作業する場合、変換エラーが発生し、不正確な計算や非効率性につながる可能性があります。
ミリメートル/分 (MM/分)	– ヨーロッパやアジアを含むメートル法を採用している国では標準です。 – 国際的な製造慣行に準拠し、世界規模でのコラボレーションを容易にします。 – エンジニアリングおよび機械加工標準におけるメートル法ベースの仕様との統合が容易になります。	– ヤードポンド法が一般的な米国で使用する場合は変換が必要です。 – FPM から MM/分に切り替える場合、機器の再調整または調整が必要になる場合があります。 – 主にヤードポンド法ベースのシステムで作業する機械工にはあまり馴染みがなく、セットアップ時間が長くなる可能性があります。

変換と実用化

FPM と MM/min はどちらも機械加工の表面速度の測定に使用されますが、国境を越えた製造業では、これらの単位の変換が一般的に求められます。これらの単位の変換は簡単です。

1 FPM = 25.4 MM/分

SFM 対 RPM

スペクトラム	SFM (1 分あたりの表面フィート)	RPM (1分あたりの回転数)
定義	ワークピースに対する切削工具の刃先の線速度を測定します。	スピンドルまたは切削工具の回転速度を測定します。
我が軍の部隊数	フィート/分 (FPM)	XNUMX分あたりの回転数（RPM）
目的	ツールがワークピースの表面に沿って移動する速度を示します。	スピンドルまたはツールが 1 分間に何回回転するかを示します。
式	無し	SFM = (RPM × π × カッター直径（インチ）) / 12
依存	カッターの直径と RPM によって異なります。	SFM を計算するには、スピンドル速度とカッター直径に依存します。
加工への影響	工具の摩耗、熱の発生、材料除去率に影響します。	切削プロセス、ツールの噛み合い、効率に影響します。

SFM と RPM の関係:

SFM と RPM の関係は、次の式を使用して計算できます。

この式は、SFM がスピンドル速度 (RPM) とカッター直径に正比例することを示しています。RPM が増加するかカッター直径が増加すると、表面速度 (SFM) も増加します。

SFMの計算式

SFM を計算する式は、切削工具の回転速度と材料表面との相互作用の関係から導き出されます。

主なパラメータ：

• スピンドル速度（RPM）: スピンドルの回転速度。
• カッター径（D）: 切削工具の直径。

計算式：

SFM を計算する式は次のとおりです。

どこ：

• RPM = スピンドル速度
• D = カッター直径（インチ）
• π= 3.14159
• 12 は変換係数（インチからフィート）です。

スピンドル速度 (RPM) を上げるか、より大きな直径のツールを使用すると、SFM が増加します。ただし、過熱やツールの破損などの悪影響を防ぐために、材料の特性とツールの能力とのバランスを取る必要があります。

計算例:

スピンドル速度が 2000 RPM、カッター直径が 1.5 インチの場合:

SFM の変換:

SFM をミリメートル/分 (MM/分) に変換するには、次の式を使用します。

MM/分=SFM×0.3048

RPM を SFM に変換する:

スピンドル速度 (RPM) とカッター直径がわかっている場合は、次の式を使用して SFM を計算できます。

• フライス加工用:

• 旋削用:

これらの数式が重要な理由:

• 材料と工具に基づいて最適な切削速度を確保し、加工効率と工具寿命を向上させます。
• さまざまな加工作業にわたって正確な調整が可能になり、 ミリング と 回転.
• 適切な SFM および RPM 設定により、熱の発生が管理され、ツールの摩耗が軽減され、ワー​​クピースの表面仕上げが向上します。

避けるべき一般的な間違い：

• 単位変換が間違っている
• 古いツールデータの使用
• 材料固有のSFM値を見落とす

先端: 変換を必ず再確認し、正確な SFM および RPM 設定については信頼できるソースを参照してください。

実際の応用例:

機械加工の場合、工具の直径が 0.5 フィート、スピンドル速度が 1000 RPM であるとします。SFM 計算式を使用すると、次のようになります。
SFM = 3.14 × 0.5 × 1000 = 1570 表面フィート/分。この例では、ツールの直径とスピンドル速度がわかれば、SFM 値を正確に計算できることがわかります。

実際の加工では、オペレーターはさまざまな加工要件と材料特性に応じてツールの直径とスピンドル速度を調整し、目的の SFM 値を達成できます。たとえば、効率的な加工が必要な状況では、スピンドル速度を上げたり、より大きなツール直径を選択したりすることで、SFM を上げることができます。このアプローチは、生産効率を向上させ、加工品質を確保しながら加工コストを削減するのに役立ちます。

正確なSFM計算に必須のツール

SFM ツール速度とは、ツールの刃先が材料の表面を移動する速度を指します。これは、CNC 加工に影響を与える重要な要素です。正確な SFM 計算を実現するための主要なツールとテクニックは次のとおりです。

1. 表面速度計算機

これらのツールを使用すると、機械工はスピンドル速度 (RPM) やカッター直径などのパラメータを入力して、SFM を簡単に計算できます。

• オンライン SFM 計算機: 即座に結果を提供し、外出先でも素早く計算できる Web ベースのツールです。
• 機械工用計算機: SFM と送り速度の計算を簡素化する専用ツール。多くの場合、単位変換機能も含まれています。
• CAMソフトウェア: CAMソフトウェア 全体的な加工最適化プロセスの一部として SFM 計算を行う機能が含まれています。
• CNCマシンソフトウェア: 内蔵ソフトウェア CNCマシン プログラムされたパラメータに基づいて SFM を計算し、セットアップ プロセスを効率化します。

2. 推奨ツールとソフトウェア

これらの特殊なソフトウェア ソリューションは、包括的な加工計算を提供し、切削条件を最適化するように設計されています。

• fswizard: さまざまな材料やツールにわたる SFM、送り速度、切削速度をサポートする多用途ツール。
• Gウィザード: 正確な推奨事項のための材料とツールのデータベースを含む、SFM、送り速度、速度を計算するための広範な機能を備えた人気のツールです。
• HSMアドバイザー: SFM と送り速度を計算して切削条件と工具寿命を最適化するように設計されたソフトウェア。
• 機械工用計算機プロ: 専門家向けに正確で信頼性の高い SFM および送り速度データを提供する高度な計算機です。

これらのツールと技術を活用することで、機械工は正確な SFM 計算を保証し、加工性能、ツールの寿命、表面仕上げの品質を向上させることができます。

CNC加工における誤ったSFM設定の影響

SFM が誤って設定されている場合、加工品質と工具寿命に重大な影響を与える可能性があります。次のようなことが起こる可能性があります。

SFM設定の問題	結果
SFMが高すぎる	– 切削速度が上昇し、過度の熱が発生して工具とワークピースの両方が損傷する可能性があります。 – 熱の増加により工具が急速に摩耗し、切れ味が鈍くなり、工具寿命が短くなります。 – 過度の熱により、表面仕上げが粗くなったり、不均一になったりする可能性があります。 – 熱による熱膨張により、ワークピースの寸法に誤差が生じます。
SFMが低すぎる	– 切削プロセスが遅くなり、材料除去率が低下し、加工時間が長くなります。 – 材料を除去するためにツールがより激しく動作し、圧力が増大してツールが破損するリスクが高まります。 – SFM が低いと、効率的な切断ではなく、摩擦による熱の蓄積につながります。 – 切削動作が不十分だと、表面仕上げが悪くなり、工具がチャタリングする可能性があります。

CNC 加工におけるさまざまな材料の SFM 設定の調整

硬い材料 (インコネル、工具鋼、ステンレス鋼など) では、通常、熱の蓄積と工具の摩耗を抑えるために、SFM 値を低くする必要があります。柔らかい材料 (アルミニウムや真鍮など) は、材料を効率的に除去し、表面仕上げを向上させるために、SFM 値を高くして加工できます。

材料	推奨SFM範囲
チタン	50 – 100 平方フィート
銅	200 – 400 平方フィート
軟鋼	約100SFM
工具鋼	30 – 50 平方フィート
鋳鉄	50 – 150 平方フィート
真鍮	300 – 600 平方フィート
アルミ	600 – 1000 平方フィート
ステンレス鋼	50 – 100 平方フィート
プラスチック	300 – 600 平方フィート
Inconel	20 – 50 平方フィート

まとめ

SFM 式を使用する場合、機械工は特定のツールと材料の組み合わせを考慮する必要があります。各ツールには、さまざまな材料に対する SFM 値の推奨範囲があります。たとえば、超硬工具は、高速度鋼 (HSS) ツールと比較して、ステンレス鋼を切断する場合に SFM 値が高くなる可能性があります。

実際には、SFM を理解して適用することで、機械工は高品質の切削を実現し、工具の摩耗を最小限に抑え、安全性を確保し、機械加工作業の一貫性を実現できます。

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