鋼、鋳鉄、大きな金型、またはその他の困難なワークピースを加工する場合、CNC マシンのパワーが購入の重要な考慮事項になります。

しかし、重切削用の CNC マシンを選択するのは、最高のスピンドル出力を備えたマシンを購入するほど簡単ではありません。

30 kW の主軸を備えた機械が、すべての重切削用途において 20 kW の主軸を備えた機械よりも自動的に優れているわけではありません。-

実際の切断パフォーマンスは、以下のいくつかの要因が連動して決まります。

• 主軸動力
• 主軸トルク
• 切断速度
• 工具径
• 切込み深さ
• ラジアルエンゲージメント
• 送り速度
• 材料除去率
• 機械剛性
• 工具とワーク保持具の安定性

CNC マシニング センターを比較する購入者にとって、より有益な質問は次のとおりです。

私の生産プロセスでは実際にどれくらいの切削負荷が必要ですか?また、機械はその負荷を継続的に維持できますか?

これが、適切な CNC マシンの出力を選択するための基礎となります。

1. CNC マシンのパワーとは実際には何を意味しますか?

CNC 機械メーカーがスピンドル電力をリストする場合、その数値は通常、機械のスピンドルから利用できる電力を指します。

それは次のように表現できます。

kW

HP

たとえば、スピンドルは次のように指定できます。

18.5kW

または：

25馬力

しかし、出力定格だけでは、重切削時に機械がどのようなパフォーマンスを発揮するかはわかりません。

次のことも知っておく必要があります。

どのスピンドル速度で定格電力が利用可能か

最大主軸トルク

連続電力と短時間電力の比較-

トルクカーブ

主軸速度範囲

重切削は比較的低速または中程度の主軸速度で行われることが多いため、この区別は重要です。

非常に高い RPM でのみ高出力を提供するスピンドルは、強力な低速トルクを持つスピンドルと同じ実用的なパフォーマンスを提供できない可能性があります。-

2. 主軸動力と主軸トルクは異なります

これは、重切削用の CNC マシンを選択する際の最も重要なポイントの 1 つです。

電力は、作業を実行できる速度を表します。

トルクは、スピンドルで利用可能な回転力を表します。

この関係は次のように表すことができます。

P = T × n / 9550

どこ：

P=スピンドル出力 (kW)

T=スピンドルトルク (N·m)

n=スピンドル速度 (rpm)

これは、主軸速度が低い場合、機械が望ましい切削負荷を維持するためにかなりのトルクを必要とする可能性があることを意味します。

たとえば、大型のカッターを使用した重荒加工は比較的低い RPM で動作する可能性がありますが、大きなスピンドル トルクが必要になります。

このため、購入者はスピンドルのトルクを確認せずに CNC マシンの出力を比較してはなりません。

3. 最大 kW だけが誤解を招きやすい理由

2 台の CNC マシンを考えてみましょう。

マシンA

最大主軸出力：22kW

最高速度: 18,000 rpm

中程度の低速トルク-

マシンB

最大主軸出力：18.5kW

最高速度: 12,000 rpm

より高い低速トルク-

大量の鋼材を除去する大型カッターを主に使用する生産の場合、機械 B の方が用途に適した特性を備えている可能性があります。

これは、1 つのマシンが普遍的に優れているという意味ではありません。

これは、最大主軸出力と最大 RPM を切削プロセスに対して評価する必要があることを意味します。

重機械加工の場合、見出しの kW 数値よりもトルク曲線の方が有益な場合があります。

4. 重切削とは何ですか?

「重切削」は用途に応じて意味が異なります。

一般に、以下の組み合わせにより、より高い切削負荷が発生します。

大きな切込み深さ

ラジアルかみ合いが大きい

大きな工具径

高い送り速度

材料の加工が難しい--

高い材料除去率

たとえば、63 mm カッターを使用してかなりの切込み深さで大きな鋼製コンポーネントを荒加工することは、10 mm エンドミルでアルミニウム ハウジングを仕上げることとは非常に異なる用途です。

どちらもCNCフライス加工です。

かなりのスピンドル トルクと機械出力を必要とするのは 1 つだけです。

したがって、CNC マシンの出力を選択する前に、重切削が生産にとって何を意味するかを定義してください。

5. 材料は必要なマシンパワーに直接影響します

材質が異なれば、切削負荷も異なります。

アルミニウム

アルミニウムは多くの場合、比較的高い切削速度で加工できます。

主な要件は、極度のスピンドル トルクではなく、高い材料除去率である可能性があります。

したがって、高速スピンドルは、特に小型工具の場合に価値があります。-

炭素鋼

一般に鋼はアルミニウムよりも大きな切削力を必要とします。

重荒加工では主軸トルクと機械剛性がより重要になります。

ステンレス鋼

ステンレス鋼は、重大な切削負荷と熱を発生させる可能性があります。

工具形状、切削速度、クーラント、切りくず排出はすべて、必要な機械の性能に影響します。

鋳鉄

鋳鉄は、材種や操作に応じて、工具の摩耗やかなりの切削負荷を発生させる可能性があります。

大型鋳物の場合、機械の剛性と主軸トルクが重要な要素となることがあります。

したがって、CNC マシンの適切な出力は、材料と切削条件の両方に依存します。

6. 工具直径により所要電力が変化する

カッターが大きいほど、1 回転あたりにより多くの材料を除去できますが、スピンドルにかかる切削負荷も変化します。

たとえば、以下を比較してください。

12mmエンドミル

と：

63mmフェースミル

63 mm カッターは荒加工中に材料を大量に除去するために使用できますが、かなり大きな切削抵抗が発生する可能性があります。

これは、最大 RPM だけに従って CNC マシンのスピンドルを選択するのは誤解を招く可能性があることを意味します。

大型のカッターは、かなりのトルクを必要とするにもかかわらず、はるかに低い RPM で動作する場合があります。

重機械加工の場合は、次のことを常に考慮してください。

工具径 + 切削速度 + 切込み深さ + ラジアルかみ合い

一緒に。

7. 材料除去率は、電力削減について考えるより良い方法です

重切削を評価する便利な方法の 1 つは、材料除去率 (MRR) によるものです。

簡略化したフライス加工の計算は次のとおりです。

MRR=Ap × Ae × Vf

どこ：

Ap=軸方向切込み深さ

Ae=半径方向の切削幅

Vf=送り速度

これらの値が増加すると、1 分あたりに除去される材料の量が増加します。

材質や切削条件によっては必要な切削能力も大きくなります。

これが、浅いフィニッシュパスで優れたパフォーマンスを発揮するマシンが、激しいラフ加工に苦戦する可能性がある理由です。

したがって、CNC マシニング センターを購入する場合は、機械メーカーに次のような典型的なものを伝えると役立ちます。

工具径

切込み深さ

ラジアルエンゲージメント

送り速度

材料

単に次のように言うのではなく、

「強力なマシンが必要です。」

8. 重切削には主軸以上の動力が必要

よくある購入上の間違いは、主軸出力を増やすことで重切削の問題がすべて解決されると思い込むことです。{0}}

そうではありません。

重切削にも十分な量が必要です。

機械剛性

機械の構造は切削力に耐える必要があります。

主軸剛性

スピンドルとベアリングは負荷がかかっても安定していなければなりません。

工具保持

ツールホルダーは過度の振れや動きなしにトルクを伝達する必要があります。

ワークホールディング

治具はワークピースをしっかりと保持する必要があります。

テーブルと構造

機械は過度の振動を発生させずに切削力をサポートする必要があります。

機械構造の剛性が十分でない場合、主軸出力を追加しても、切削の安定性は向上せずに、単に機械がより多くの力を加えられる可能性があります。

このため、CNC 機械の剛性が重切削機の選択において重要な部分となります。{0}}

9. マシンに十分な電力があるかどうかを確認する方法

現実的なアプローチの 1 つは、既存の加工条件から始めることです。

記録：

ワーク材質

工具径

切断速度

送り速度

軸方向切込み深さ

ラジアルエンゲージメント

主軸負荷

カット時間

工具寿命

通常の荒加工作業中に機械が頻繁に非常に高い主軸負荷に達する場合は、主軸の実際の能力に近い状態で動作している可能性があります。

ただし、より大きなスピンドルが必要であるとすぐに結論付けないでください。

スピンドルの高負荷は、次の原因によっても引き起こされる可能性があります。

過度の切込み深さ

過剰なラジアルかみ合い

鈍い工具

不適切なツール形状

間違った送り速度

工具のたわみ

ワーク保持力が弱い

より強力な CNC マシンを選択する前に、原因を特定する必要があります。

10. スピンドル負荷は有用な生産指標です

最新の CNC マシンは通常、制御システムを通じてスピンドル負荷情報を提供します。{0}

重切削中に、オペレータはスピンドルが実際の負荷限界に近づいているかどうかを監視できます。

たとえば、通常の生産中に機械が最大主軸負荷近くで繰り返し動作する場合、これは機械がプロセスに対して過大なサイズであることを示している可能性があります。

ただし、短いピーク負荷は、継続的な高負荷とは異なります。

この区別が重要です。

機械は一時的な負荷の増加には耐えることができますが、継続的な高負荷の加工には依然として適していません。{0}}

CNC マシンの仕様を比較するときは、見積もられたスピンドル出力が次のとおりであるかどうかを確認してください。

定格電力

最大出力

継続的な電力

短期間のピーク電力-

これにより、機械購入時の誤解を防ぐことができます。

11. 長い荒加工サイクルでは連続パワーが重要

金型に数時間の粗加工が必要だとします。

機械は操作全体を通じて安定した切断条件を維持する必要があります。

紙の上では印象的に見えるスピンドル仕様でも、連続負荷下では同じ実際の性能が得られない場合があります。

長いサイクルの重機械加工の場合は、次の点を評価してください。-

連続主軸動力

連続トルク

スピンドル冷却

軸受の設計

機械剛性

熱安定性

これは、荒加工サイクルが 1 日を通して繰り返し実行される生産環境では特に重要です。

CNC 機械のメーカーは、本格的な重切削用途に関連するスピンドルのパフォーマンス情報を提供できる必要があります。-

12. 大型正面フライスの電力要件

大型正面フライスは、バイヤーが RPM 以外にも目を向ける必要がある一般的な例です。

大きなカッターは広い表面を素早くカバーできますが、かなりの切削力を発生させることもあります。

次の方法を使用して大きな鋼板を加工しているとします。

63mmフェースミル

機械は比較的中程度の主軸速度で動作する場合があります。

重要な要素は次のとおりです。

切込み深さ

ラジアルエンゲージメント

歯当たりの送り

インサート数

材質グレード

主軸トルク

機械剛性

このため、高速主軸を使用しても、機械が自動的に大型正面フライス加工に適したものになるわけではありません。-

主軸は実際にカッターが動作する範囲で使用可能な出力とトルクを備えている必要があります。

13. アルミニウムの重切削は異なる場合がある

重切削は必ずしも回転数が低いことを意味するわけではありません。

アルミニウムが良い例です。

アルミニウム合金は比較的高い切断速度に対応できることが多いため、大量のアルミニウムを迅速に除去できます。

この状況では、マシンには次のものが必要になる場合があります。

高い主軸速度

適切な主軸出力

高い送り能力

効果的な切りくず排出

適切な冷却剤または空気管理

したがって、高速 CNC マシニング センターは、切削抵抗が重鋼加工よりも低い場合でも、アルミニウムの生産に役立ちます。-

機械は、一般的な「重切削」というラベルではなく、材料除去戦略に従って選択する必要があります。

14. 送り速度を忘れないでください

スピンドルの出力は、機械が 1 分あたりに除去する材料の量と密接に関係しています。

増やす場合:

切込み深さ

カット幅

送り速度

材料の除去率が増加します。

ただし、スピンドルが十分な出力とトルクを維持できない場合、機械は次のような問題に遭遇する可能性があります。

主軸負荷の増加

回転数の低減

おしゃべり

工具の破損

表面仕上げが悪い

したがって、CNC マシンの出力は、実際に使用する予定の送り速度と切削エンゲージメントに対して評価する必要があります。

15. マシンパワーと工具寿命は関係している

主軸出力が増加しても、自動的に工具寿命が長くなるわけではありません。

切削パラメータが高すぎると、機械に十分なパワーがある場合でも工具の摩耗が加速する可能性があります。

工具寿命は以下によって決まります。

材料

切断速度

餌

切込み深さ

工具形状

工具コーティング

クーラント

機械の安定性

十分なパワーを備えた剛性の高い機械により、切削工具は意図したパラメータに近い状態で動作することができます。

これにより、単に主軸出力を増加させることなく、生産効率を向上させることができます。

16. CNC マシンのパワーはどれくらい必要ですか?

「重切削」のための普遍的な主軸動力の数値はありません。{0}

たとえば、鉄鋼部品に使用される小型マシニング センターは、数 10 kW 半ばのスピンドルで効果的に動作します。{0}}

大型の金型製造機や頑丈なガントリー マシニング センターでは、大幅に多くの電力が必要となる場合があります。{0}

正しい要件はプロセスによって異なります。

実際の評価には以下を含める必要があります。

材料

↓

工具径

↓

切断速度

↓

切込み深さ

↓

ラジアルエンゲージメント

↓

送り速度

↓

材料除去率

↓

必要な主軸出力とトルク

このプロセスは、主軸 kW だけで機械を選択するよりもはるかに信頼性が高くなります。

17. 例: 鋼の荒加工

大型の超硬カッターで粗加工された鋼製コンポーネントを考えてみましょう。{0}

このプロセスには以下が必要です。

大きな工具径

中程度の主軸速度

かなりの軸方向の深さ

大幅なラジアルかみ合い

高い送り速度

これは、主軸トルクと機械の剛性が重要になる典型的なケースです。

機械の最大 RPM が高くても、必要な切削速度でのトルクが不十分な場合は、主軸速度を上げても問題が解決しない可能性があります。

カッターが実際に動作する場合、機械には十分な電力が必要です。

これは、CNC 機械サプライヤーと話し合う最も重要な点の 1 つです。

18. 例: アルミニウム高速荒加工

ここで、大きなアルミニウム製コンポーネントを考えてみましょう。

プロセスでは以下が使用される場合があります。

高い主軸速度

中小型超硬エンドミル

高い送り速度

大きな材料除去率

この場合、機械は、より高い RPM 範囲にわたって十分な出力を備えた高速スピンドルの恩恵を受ける可能性があります。-

したがって、主軸の要件は重鋼の荒加工とは大きく異なります。

これは、次のことに対する普遍的な答えがない理由を示しています。

「CNC マシンは何 kW 必要ですか?」

答えは、機械が何を切断すると予想されるかによって異なります。

19. 垂直型、水平型、およびガントリー型マシンでは電力要件が異なります

マシンの構成も電力に関する議論に影響します。

立形マシニングセンタ

立形マシニングセンタは、一般フライス加工、穴あけ加工、金型部品、機械部品などに広く使用されています。

適切なスピンドル出力は、部品のサイズと切削方法によって異なります。

横型マシニングセンター

横型マシニング センターは、生産加工や多面加工によく使用されます。-

-ヘビーデューティ用途では、強力なスピンドル トルクと堅固なワーク保持がメリットとなる場合があります。

ガントリーマシニングセンター

ガントリーマシニングセンターは、大型の金型、金型、構造部品、特大のワークピースに選択されることがよくあります。

ここで、スピンドル電力は以下と併せて考慮する必要があります。

大きなテーブルサイズ

機械剛性

構造剛性

ワーク重量

長い切削サイクル

Dabai のガントリー マシニング センター製品群には、大幅に大きなワークピースを対象とした大型機械が含まれているため、スピンドルの選択は機械の動作範囲と構造設計と併せて評価する必要があります。{0}

20. 常に最高出力の CNC マシンを選択する必要がありますか?{1}

必ずしもそうとは限りません。

スピンドルのサイズを大きくしすぎると、生産上の有意義な利点が得られずに、購入コストが増加する可能性があります。

通常の加工で以下を使用する場合:

小道具

ライトカット

アルミニウム

仕上げ作業

非常に高出力のスピンドルを使用しても、それに比例して生産性が向上しない可能性があります。-

一方、プロダクションに以下が含まれる場合は、

大型のスチール製コンポーネント

大型カッター

深荒加工

高い材料除去率

長時間の連続切削サイクル

スピンドルの出力が不十分だと、重大な制限になる可能性があります。

目的は、スピンドルを実際の生産プロセスに適合させることです。

21. CNC 機械メーカーにどのような情報を提供する必要がありますか?

重切削用の機械の推奨をリクエストする場合は、材料名以外の情報も提供してください。

有用な仕様書には次のものが含まれている必要があります。

材質グレード

最大ワークサイズ

ワーク重量

一般的な工具径

最大工具径

切断速度

送り速度

軸方向切込み深さ

ラジアルエンゲージメント

荒加工または仕上げ加工

1 日あたりの予想加工時間

必要生産量

例えば：

材質：S45C炭素鋼
工具: 63 mm 超硬フェースミル
切込み深さ：3mm
ラジアル嵌合: 40 mm
生産: 連続荒加工

この情報により、CNC 機械メーカーは具体的に評価できるようになります。

単に「高出力 CNC マシン」を求めるよりもはるかに便利です。-

22. CNC マシンの出力選択チェックリスト

重切削用の CNC マシンを購入する前に、次の点を確認してください。

最終: 仕様書ではなく、切断プロセスのパワーを選択してください

重切削に適した CNC マシンの出力は、主軸の kW だけでは決定できません。

より良い選択プロセスは次のとおりです。

材料 → 工具 → 切削速度 → 工具径 → 切込み深さ → ラジアルエンゲージメント → 送り速度 → 材料除去速度 → 主軸動力 + トルク

アルミニウムの場合、高いスピンドル速度と高い送り能力がより重要になる場合があります。

鋼、ステンレス鋼、鋳鉄の場合、重荒加工ではスピンドルのトルク、機械の剛性、安定した動力伝達がより重要になることがあります。

大型のカッターの場合、スピンドルはそれらのカッターが実際に動作する RPM で有効なトルクを必要とします。

また、長い生産サイクルでは、短期間のピーク電力値よりも継続的なスピンドルのパフォーマンスが重要になります。{0}}

CNC マシニング センターを比較する場合、次のことだけを尋ねないでください。

「スピンドルは何kWですか？」

聞く：

「実際に使用する切削条件ではどのくらいのパワーとトルクが得られるのでしょうか？」

この質問は、重切削用の CNC マシンを選択するためのより有意義な基準を提供します。

Dabai Precision Machine Tool は、さまざまな主軸構成の立型マシニング センター、横型マシニング センター、ガントリー マシニング センター、および 5 軸マシニング センターを供給しています。重切削用途の場合、実際の被削材の材質、工具、切削パラメータ、ワーク保持、生産要件に従って機械を評価できます。-