適切な CNC スピンドル速度を選択することは、機械の仕様に記載されている最大 RPM を見つけるほど簡単ではありません。

CNC マシンには 12,000、15,000、さらには 20,000 rpm の回転数が可能なスピンドルが搭載されている場合がありますが、それはマシンがすべての材料に対して最大速度で動作する必要があるという意味ではありません。

正しい主軸速度は、いくつかの要因が連動して決まります。

• ワーク材質
• 切削工具の材質
• 工具径
• 切断速度
• 機械加工作業
• 切込み深さ
• 送り速度
• 機械剛性
• 必要な表面仕上げ

このため、アルミニウムの適切な CNC スピンドル速度は、炭素鋼やステンレス鋼の適切な速度とは完全に異なる場合があります。

バイヤーと機械工にとって、より有益な質問は次のようなものではありません。

「この CNC マシンは何回転まで到達できますか?」

それは次のとおりです。

「この機械は、実際に使用する材料や工具に対して効果的に使用できる主軸速度はどれくらいですか?」

1. 主軸速度と切削速度は同じではありません

これが最初に理解すべき違いです。

スピンドル速度は通常、1 分あたりの回転数で表されます。

回転数

スピンドルの回転速度がわかります。

切削速度は刃先とワーク表面の間の相対速度を表し、通常は次のように表されます。

m/分またはSFM

これら 2 つの値は工具直径によって関係付けられます。

メートル加工の場合、一般的な計算は次のとおりです。

n=(1000 × Vc) / (π × D)

どこ：

n=スピンドル速度 (rpm)

Vc=切削速度 (m/min)

D=工具直径 (mm)

これは、同じ切削速度でも工具の直径に応じて非常に異なる主軸速度が必要になる可能性があることを意味します。

たとえば、同じアルミニウム部品を加工する場合でも、小型のエンドミルは大型のフェースミルよりもはるかに高い RPM を必要とする場合があります。

これが次のように言う理由です。

「アルミニウムは 10,000 rpm で加工する必要があります」

工具径や切削条件が分からなければ技術的に意味がありません。

2. 同じ材料でも異なる主軸速度が必要となる理由

アルミニウムを加工しているとします。

6 mm 超硬エンドミルと 50 mm フェースミルは同じスピンドル速度を使用しません。

小型のカッターは、通常、はるかに高い回転速度で動作できます。

カッターが大きいほど、1 回転あたりの距離が長くなるため、同じ切断速度でも必要な RPM は低くなります。

たとえば、推奨切断速度が 300 m/min の場合:

10 mm ツールの場合:

n ≈ 9,550 rpm

50 mm ツールの場合:

n ≈ 1,910 rpm

素材は変わりませんでした。

工具径が変わりました。

そのため、CNC スピンドル速度の選択は、常に機械の最大 RPM ではなく、切削工具と材料から始める必要があります。

3. アルミニウムの CNC スピンドル速度の選択方法

多くのアルミニウム合金は比較的高い切削速度で加工できるため、アルミニウムは一般に高速 CNC 加工と関連付けられています。-

ただし、アルミニウムの正確な CNC スピンドル速度は以下によって決まります。

アルミニウム合金

工具材質

工具径

刃数

切断作業

クーラント

機械剛性

たとえば、アルミニウムハウジングの仕上げに使用される小型の超硬エンドミルは、荒加工に使用される大型のフェースミルよりもかなり高い RPM で動作する場合があります。

高いスピンドル速度は、次の場合に特に役立ちます。

小さな直径の工具を使用する-

薄壁の加工

アルミニウム表面の仕上げ

複雑なポケットからの素材の除去

ただし、主軸の最高速度は自動的に目標となるわけではありません。

機械が 18,000 rpm に達しても、選択した工具と切削条件によって 8,000 rpm が必要な場合、機械がそれを実行できるからといって 18,000 rpm で実行することは利点ではありません。

4. 炭素鋼の CNC スピンドル速度の選択方法

炭素鋼には通常、異なる加工アプローチが必要です。

推奨される切削速度は、通常、特に従来の超硬工具を使用してより重い切削を行う場合、多くのアルミニウム用途よりも低くなります。

鋼の CNC スピンドル速度については、次を考慮してください。

鋼種

工具材質

工具コーティング

工具径

荒加工または仕上げ加工

切込み深さ

機械剛性

重量鋼の機械加工では、スピンドルや機械構造に大きな負荷がかかる可能性もあります。

これは、スピンドルトルクがますます重要になることを意味します。

生産が重鋼の荒加工で占められている場合、RPM が非常に高い機械は最良の選択ではない可能性があります。

たとえば、大量の材料を除去する大径のカッターは、高いスピンドル トルクを必要とする一方で、比較的低い RPM で動作する場合があります。-

これが、購入者が CNC マシニング センターを選択する際に、主軸速度と主軸トルクを一緒に比較する必要がある理由の 1 つです。

5. ステンレス鋼にはより注意が必要です

ステンレス鋼は、切削パラメータが不十分であるとすぐに問題が発生する可能性がある材料の 1 つです。

材種や加工条件によっては、過度の熱や摩擦が次の原因となる可能性があります。

工具の摩耗

加工硬化

表面仕上げが悪い

構築されたエッジ

寸法の問題

したがって、ステンレス鋼の CNC スピンドル速度の選択は、材料名のみに基づいて行うべきではありません。

オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼、{0}}その他の材種には、異なる加工特性がある場合があります。

工具の形状とコーティングも重要です。

工具の供給元が推奨する切削速度範囲を提供している場合は、その値を開始点として使用する必要があります。{0}

次に、以下に基づいて切断条件を調整します。

実際のツール性能

機械剛性

クーラント

ワークの安定性

切込み深さ

6. 鋳鉄は自動的に高回転数を必要としません

鋳鉄の機械加工では、アルミニウムとはまったく異なる切削環境が生成される可能性があります。

材質や用途によっては、鋳鉄は摩耗や大量の切りくずや粉塵が発生する可能性があります。

適切な CNC スピンドル速度は次の要素によって決まります。

鋳鉄グレード

工具材質

工具コーティング

カッター径

乾式または湿式加工

荒加工または仕上げ加工

多くの鋳鉄用途では、主軸速度を最大化することよりも、機械の安定性と工具寿命の方が重要な場合があります。

これは、マシンの仕様書に記載されている最高 RPM が必ずしも生産に最も役立つ数値ではない理由のもう 1 つの例です。

7. 工具の直径は RPM に直接影響します

工具直径は主軸速度の計算において最も重要な変数の 1 つです。{0}

使用方法:

n=(1000 × Vc) / (π × D)

工具直径が大きくなるにつれて RPM が低下することがわかります。

同じ切断速度の場合:

小さなツール → より高い回転数

大きいツール → 回転数が低い

これは、CNC マシンのスピンドルを選択する場合に特に重要になります。

高速スピンドルは、生産で多数の小さな直径の工具を使用する場合に役立ちます。-

ただし、主に重荒加工に大型カッターを使用する生産の場合は、最大 RPM よりもスピンドルのトルクと出力の方が重要になる可能性があります。

8. 荒加工と仕上げ加工では常に同じ主軸速度を使用するとは限りません

同じ材料と工具を、荒加工と仕上げ加工の異なる切削条件で使用することができます。

荒加工

通常、目的は材料を効率的に除去することです。

このプロセスには次のことが含まれる場合があります。

切込み深さを大きくする

より大きなラジアルかみ合い

より高い切削抵抗

主軸負荷の増加

機械の剛性とトルクが重要になります。

仕上げ

通常、目的は次のとおりです。

• 表面品質
• 寸法精度
• 安定した工具動作
• 一貫した切削条件

仕上げ加工では、異なる工具直径、送り速度、半径方向の係合、および主軸速度が使用される場合があります。

したがって、材料に対する単一の「正しい RPM」は存在しません。

正しい主軸速度は、特定の工具 + 材料 + 操作の組み合わせに属します。

9. 主軸速度は送り速度と一致する必要があります

送り速度を考慮せずに RPM を変更すると、別の問題が発生する可能性があります。

フライス加工の場合、一般的な関係は次のとおりです。

Vf=n × z × fz

どこ：

Vf=送り速度

n=スピンドル速度

z=個の刃先数

fz=送り/歯

主軸速度を大幅に上げて、送り速度を変更しないとします。

1刃あたりの切りくず負荷が小さくなりすぎる可能性があります。

工具が効率よく切れずに擦れ始める場合があります。

一方、主軸速度を考慮せずに送り速度を上げると、切削負荷が増加し、次のような問題が発生する可能性があります。

工具の破損

おしゃべり

表面仕上げが悪い

スピンドルの過負荷

このため、CNC スピンドル速度と送り速度は独立して選択するのではなく、ペアとして選択する必要があります。

10. CNC マシンの最大スピンドル速度を無視しないでください

必要な主軸速度を計算したら、それを機械の実際の能力と比較します。

例えば：

必要な速度:

14,000rpm

マシンの最大値:

12,000rpm

単純に 14,000 rpm をプログラムすることはできません。

CNC マシンはスピンドル速度範囲内で動作する必要があります。-

しかし、逆の状況も重要です。

あなたのマシンが以下に到達できると仮定します。

20,000rpm

制作では主に以下を使用します。

鋼用 30 ～ 50 mm カッター

20,000 rpm の機能は、主な操作にはほとんど価値がないかもしれません。

このため、購入者は単に最大 RPM が最も高い機械を選択するのではなく、実際の切削範囲に合わせて CNC 機械のスピンドル仕様を選択する必要があります。

11. 低速ではスピンドルトルクが重要

重切削では主軸の出力とトルクが特に重要になります。

スピンドル出力、トルク、速度の関係は、動作範囲全体でトルクを維持する機械の能力が、さまざまな切削作業中の動作に影響を与えることを意味します。

これは加工時に重要です。

炭素鋼

ステンレス鋼

鋳鉄

大型金型

重い機械部品

軽切削用に最適化された高速スピンドルは、低速で高トルクを実現するように設計された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。-

CNC 機械の仕様を比較する際、重機械加工が生産の一部である場合は、製造元にスピンドルのトルク曲線を問い合わせてください。

これだけで最大 RPM 以上のことが分かります。

12. 機械の剛性により、実際に使用できる主軸速度が制限される可能性があります

計算された主軸速度は理論的には適切である可能性がありますが、機械は依然として安定した切削を維持する必要があります。

セットアップが弱い場合、回転数を上げると振動が悪化する場合があります。

考えられる原因は次のとおりです。

機械剛性不足

長い工具オーバーハング

ワーク保持力が弱い

薄いワーク壁

アンバランスなツーリング

不適切な切断パラメータ

これは、ポケットの深い加工や大きな工具の場合に特に重要です。{0}

ビビリが発生した場合、主軸速度を高くするか低くすることが唯一の解決策であると自動的に思い込まないでください。

加工システム全体をチェックします。

機械 + ツール + ホルダー + 治具 + ワークピース + 切削パラメータ

13. 工具材質による主軸速度の変化

切削工具自体も推奨切削速度に影響します。

一般的な工具材料には次のものがあります。

ハイス-

炭化物

コーティング超硬

セラミック

その他の特殊切削材

超硬工具は、同じ材質の従来の HSS 工具よりも大幅に高い切削速度をサポートできます。

工具のコーティングも性能に影響を与える可能性があります。

たとえば、特定の材料グループ向けに設計されたコーティングにより、耐摩耗性が向上し、さまざまな切削条件が可能になります。

したがって、CNC スピンドル速度を計算するときは、CNC 機械のサプライヤーにワークピースの材料のみを提供しないでください。

対象となるツールも特定します。

14. さまざまな材料の実用的な出発点

次の表は、汎用 RPM チャートではなく、開始フレームワークとして扱う必要があります。

正確なスピンドル速度は切削工具メーカーの推奨値に基づいて決定され、実際の機械とセットアップに合わせて調整される必要があります。{0}

15. 例: 1 つの材料で複数の異なる RPM 値を使用できる理由

アルミニウムのハウジングを加工していると仮定します。

次の 3 つの操作があります。

オペレーション 1 - 正面フライス加工

工具径：50mm

カッターが大きいということは、比較的低いスピンドル速度が適切である可能性があることを意味します。

オペレーション 2 - ポケットフライス加工

工具径：12mm

カッターが小さいため、同じ切断速度でもはるかに高い RPM が可能になります。

オペレーション 3 - 小穴加工-

ツール直径: 4 mm

必要な RPM が再び大幅に高くなる可能性があります。

素材は同じです。

マシンは同一です。

ただし、ツーリングや機械加工の動作が変化するため、主軸速度は変化します。

このため、次のようなステートメントが使用されます。

「私たちはアルミニウムを加工するので、20,000 rpm のスピンドルが必要です。」

CNC マシニング センターを選択するための十分な情報が提供されていません。

16. スピンドル速度が速すぎるとどうなりますか?

主軸速度が高すぎると、工具や材料によってはいくつかの問題が発生する可能性があります。

考えられる症状は次のとおりです。

過度の熱

工具の摩耗が早い

工具寿命が悪い

焼けや変色

表面仕上げが悪い

振動

スピンドルの過負荷

材料によっては、過剰な熱がワークピースに影響を与えたり、工具の劣化を早めたりする可能性があります。

正しい対応は、単に RPM を下げることだけではありません。

以下の調整も必要になる場合があります。

送り速度

切込み深さ

ラジアルエンゲージメント

クーラント

工具形状

切断システムはバランスを保つ必要があります。

17. スピンドル速度が低すぎる場合はどうなりますか?

RPM が低いと問題が発生する可能性もあります。

工具や素材によっては、カッターが擦れてうまく切れない場合があります。

これにより、次のような結果が生じる可能性があります。

表面仕上げが悪い

過剰な切削力

構築されたエッジ

工具の摩耗の増加

切りくず形成不良

繰り返しますが、正しい主軸速度は切削条件によって異なります。

目的は、可能な限り低い RPM で動作させることではありません。

選択した工具と材料に適切な切削速度を維持するためです。

18. 適切な CNC スピンドル速度を段階的に選択する方法

実際の選択プロセスは次のとおりです。

ステップ 1 - 素材を特定する

実際の材料グレードを決定します。

「鋼」は多くの用途にとって十分具体的ではありません。

ステップ 2 - 切削工具を選択します

識別する：

工具材質

工具コーティング

工具径

刃数

ステップ 3 - 推奨切削速度を取得する

出発点として切削工具メーカーの技術データを使用します。{0}

ステップ 4 - 主軸速度を計算します

使用：

n=(1000 × Vc) / (π × D)

ステップ 5 - 機械のスピンドルを確認します

CNC マシンのスピンドルが必要な RPM で動作し、十分なパワーとトルクを提供できることを確認します。

ステップ 6 - 送り速度を計算する

推奨される刃当たりの送りと工具形状を使用してください。

ステップ 7 - 制御されたテストを実行する

モニター：

主軸負荷

工具の摩耗

表面仕上げ

切りくず形成

振動

寸法安定性

ステップ 8 - 実際の生産に基づいて調整します

計算された値が開始点となります。

生産条件は最終的な作業パラメータを決定します。

19. CNC マシンを購入する場合の意味

CNC マシニング センターを購入する場合は、メーカーだけに次のことを伝えないでください。

「高いスピンドル速度が必要です。」

実際に何を加工しているのかを伝えてください。

例えば：

アルミニウム ハウジング、6～16 mm の超硬エンドミル、大量生産、主にポケット加工と輪郭フライス加工。-

または：

炭素鋼コンポーネント、40 ～ 80 mm カッター、重荒加工、深いポケット、長い加工サイクル。

これら 2 つのアプリケーションでは、非常に異なるスピンドル特性が必要になる場合があります。

CNC 機械メーカーは次のことを評価できます。

• 最高主軸速度
• 主軸定格回転速度
• 主軸動力
• 主軸トルク
• ツールインターフェース
• 冷却システム
• 機械剛性

これにより、より有用なマシンの推奨事項が生成されます。

20. 最大 RPM だけを基準にして CNC マシンを購入しないでください

マシンは次のようにアドバタイズされます。

20,000rpm

以下のものよりも自動的に優れているわけではありません。

12,000rpm

有用なスピンドル範囲は、実際に生産するものによって異なります。

小さな工具を使用した高速アルミニウム加工では、より高い RPM が有益です。-

大型カッターを使用した重量鋼の加工では、トルクと剛性がより重要になる場合があります。

混合生産の場合、バランスの取れたスピンドル範囲により、より実用的な柔軟性が得られる場合があります。

したがって、CNC マシンの仕様を比較する場合は、以下に基づいてスピンドルを評価してください。

材質＋工具径＋切削速度＋切削荷重＋生産量

最大 RPM だけではなく。

最終: 切削プロセスの周りのスピンドルを選択する

材料名だけでは正しい CNC 主軸速度を選択することはできません。

実際の計算は次のとおりです。

材質 → 工具 → 工具径 → 切削速度 → 主軸回転数 → 送り速度 → 実切削テスト

アルミニウムの場合、スピンドル速度が速いと、小径工具や高速加工に役立ちます。-

炭素鋼とステンレス鋼の場合、適切な速度は通常、工具の材質、切削負荷、熱制御、主軸トルク、機械の剛性とより密接に関係しています。

大型のカッターや重度の荒加工の場合、最大 RPM は有効なトルクを維持するスピンドルの能力よりもはるかに重要ではない場合があります。

このため、CNC マシニング センターを評価する購入者は、仕様書上の 1 つの数値ではなく、スピンドルの完全な性能を確認する必要があります。

特定の材料用に CNC マシンを選択する場合は、材料グレード、一般的な工具直径、加工操作、切削深さ、および生産要件を CNC マシンのメーカーに提供します。これらの詳細により、主軸速度範囲、主軸出力、トルク、および機械構成を実際の加工プロセスに対して評価できます。

Dabai Precision Machine Tool は、さまざまな加工要件に合わせてさまざまなスピンドル構成を備えた立型マシニング 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。