金属加工・金属切削加工

金属加工用の刃物

2018.06.01

金属や樹脂(プラスチック)の切削加工には加工形状によって様々な刃物が用いられます。
穴あけ一つにしても条件にあった刃物がいくつもあります。
基本的に固まりを切削加工するので、刃物はできるだけ短く突き出し、できるだけ太い刃物で削り、できるだけ少しずつ削ることで安定しやすいです。
当然逆に長過ぎたり、細すぎる刃物ですと寸法は安定しにくく、刃物自体も折れやすくなります。
また、少しずつ削り続けると切削加工時間が余分にかかり、コストを押し上げてしまいます。

参考までに材質にもよりますが、刃物の長さが2倍になると、強度はおおよそ1/8程度となり、刃物の太さを2倍にすると強度はおおよそ16倍となります。
また切削加工には加工条件というものがあります。
刃物を取り付けた主軸の回転数と、送り速度を対象物に合わせて設定する必要があります。
これらが速すぎることで刃物や加工物に欠けが生じたり、刃物自体の摩耗を進めてしまったりします。

NCプログラム(機械加工プログラム)ではS機能、F機能というものがあり、Sは主軸の回転数、Fは送り速度を意味します。

例えばSの後に1000とあれば主軸の回転数は1分間に1000回転となります。
回転数は切削する材料や刃物の直径、突き出す長さによります。
同じようにFの後に100とあれば送り速度は1分間に100mmの速度で移動するプログラムになります。
例えば一度に切削する量が多い場合などには送り速度を遅くする必要があります。
送りスピードがそのまま加工時間に左右するので、切削時間を効率的にする為、弊社では図面の精度を考慮しながら最適な条件を検討しています。

さらにこの送り速度、主軸の回転数は密接に関係しています。
一般的には送り速度で調整していくのですが、切削刃物メーカーの推奨条件を参考にしながら実際の切削加工時の音や切り粉の状態、切削後の刃物の状態や面の状態で判断致します。

では実際に樹脂や金属の切削加工に使用する刃物を一部紹介させていただきます。

ドリル

切削加工では一番よく使用される道具でいわゆる穴を開けるときに使用する刃物です。
穴の精度をそこまで必要としない穴あけに使用します。
加工する材料によってドリルの材質もハイスや超硬、あるいは先端に超合金がロウ付けされたもの等その時にあったドリルを選ぶ必要があります。
ドリル先端の形状にも刃物メーカーによっては若干の違いがあります。
おおよそ先端の角度は118°であるのが一般的です。

タップ

ネジ穴の加工に用いる刃物です。
なおJISにはあらゆる規格のネジがあります。
一般的なMネジのメートルネジやインチネジ、管用ネジ、台形ネジと多種多様です。
通常これらに合わせた刃物がありますが、規格外の場合は別途刃物を製作して切削する場合があります。
弊社では通常貫通穴の場合はポイントタップを使用しますが、止まり穴ですと切り粉が詰まりにくいようにスパイラルタップを使用しています。
但し加工材料によって深い穴はポイントタップを使用します。

ダイス

ダイスハンドルを用いてダイスを回転させることで丸棒の外径を切削し、雄ネジに加工する刃物です。
タップ加工よりも難易度が高いので、通常旋盤加工にて仕上げる場合が多いです。

チップ

シャンクと呼ばれる機械にセットする柄の部分の先に固定して使用する旋盤加工の代表刃物です。
材質も加工する対象物によってさまざまで、超硬の合金や工具鋼があります。
荒加工用と仕上げ用のチップを分けることで仕上がりを安定させることができます。
このシャンクとチップを合わせたものをバイトと呼び、内外径の加工やネジ切り加工が可能になります。
なおチップは複数個単位で販売されていることが多く、一般的な形状は三角形をしています。

エンドミル

側面、底面共に刃となっているので、穴あけだけではなく、溝加工、内外径の仕上げ、端面を平らに仕上げるとき等にも用いられる代表的な切削工具です。
刃の数は2枚のものから複数の刃をらせん状に構成したものがあります。
エンドミルにはボールエンドミルと呼ばれる先がR形状をしているものがあり、こちらは主に曲面を仕上げる際に使用されます。
また刃がテーパー形状をしているものもあり、こちらはそのまま側面を使用して角度仕上げに用いることができます。
他の刃物同様に様々なサイズ、材質がありますが、弊社には樹脂加工、金属加工両方行うことから多くの刃物を保管しております。

Tスロッター

文字通り先端がT字になっています。
T溝のような形状は刃先のみを移動させることはできない為、別角度からの加工あるいはレーザーやワイヤー放電加工となりますが、このような場合Tスロッターという切削工具を使用します。
仕上げ代が少ない場合が多いので、刃物のビビりが発生しやすく、エンドミルのような刃物よりは面粗さは劣ります。
また刃物の首長が長い場合も注意が必要です。

リーマ

精度が必要な穴あけ加工に使用する刃物です。
リーマ加工をした内面はドリルの仕上げより綺麗にすることが可能です。

カウンターシンク

先端が傘の形状をしている刃物で丸穴を加工した後のバリ取りに使用されます。
またそのまま角度を利用して皿穴ザグリの加工にも用いられます。

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