precision_manufacturing CNC切削速度・送り計算ツール star

計算の仕組み

機械加工は、他のすべてを左右する2つの計算式に集約されます。主軸回転数は、材料に適した切削速度を機械が設定できる回転数に変換します:n = 1000・Vc ÷ (π・D)。ここでVcはm/min単位の切削速度、Dは工具(または工作物)の直径(mm)です。次に送り速度は、この回転数をテーブルがどれだけ速く移動すべきかに変換します:F = n・z・fz。ここでzは切れ刃の数(フルート数または刃数)、fzはチップロード(1刃当たり送り)——各刃が1回転あたりに削り取る材料の量(mm)です。

計算例:Ø10mmの超硬エンドミルで軟鋼を教科書的なVc = 100 m/minで加工すると、n = 1000 × 100 ÷ (π × 10) ≈ 3183 回転/分になります。刃数4枚、チップロードfz = 0.05mmとすると、送り速度はF = 3183 × 4 × 0.05 ≈ 637 mm/minになります。入力値を一つ変える——より小さい工具、より硬い材料、異なる刃数——と両方の数値が連動して変化します。だからこそ、早見表ではなくこの計算ツールが存在するのです。

Vcの値そのものは、常に材料と工具の組み合わせから決まるものであり、万能な定数からは決まりません。一般的な出発点として:軟鋼にHSS(ハイス)工具は25〜30 m/min、鋼に超硬工具は80〜200 m/minに跳ね上がり、アルミニウムに超硬工具はアルミニウムがはるかに切れやすいため200〜500 m/minに達することがあり、ステンレスに超硬工具は加工硬化と熱のこもりのため60〜120 m/minとより低くなります。これらは、切りくずの色を見ながら、また加工音を聞きながら調整することを前提とした控えめな数値です——特定のインサートグレードに対する工具メーカー自身のチャートは、常に汎用的な数値よりも優先されます。

知っておくべきこと

誤った回転数を選ぶと、両極端のいずれでも実害が生じます。それらは単に「速いほどリスクが高い」というだけでなく、異なる種類の不具合です。

• 遅すぎる場合:工具がきれいにせん断するのではなく擦れてしまい、表面仕上げが悪化し、材料(特にステンレスや一部のアルミニウム合金)が加工硬化し、回転数の差だけから想像されるよりもはるかにサイクルタイムが延びます。
• 速すぎる場合:切りくずが運び去れる速さよりも早く熱が蓄積し、工具の摩耗が加速し、切れ刃が軟化し、最悪の場合はインサートが欠けたり割れたりします。過剰な熱は工作物の表面を焼いたり、薄肉部品では寸法を歪ませたりすることもあります。

同じ2つの計算式はフライス加工以外にも当てはまります。旋削ではDは工作物の直径であり、材料が除去されるにつれて縮小していくため、一定のVcを保つには理想的には加工が進むにつれて回転数を上げていく必要があります。穴あけではDはドリルの直径であり、送りは1刃当たりではなく1回転当たりで与えられますが、n = 1000・Vc/(π・D)自体は変わりません。計算された回転数が機械の限界を超える場合は、機械の最大回転数で運転し、達成可能な回転数から送り速度を再計算してください——回転数を落としたまま元の送り速度を維持することは絶対にしないでください。それは各刃に過大な負荷をかけることになります。