「CNC工作機械の切削における3つの要素の選択原則」
金属切削加工において、CNC工作機械の切削における3つの要素、すなわち切削速度、送り速度、切削深さを適切に選択することは極めて重要です。これは、金属切削原理コースの主要な内容の一つです。以下では、これら3つの要素の選択原理について詳しく説明します。
I. 切断速度
切削速度、すなわち線速度または周速度（V、メートル/分）は、CNC工作機械の切削における重要なパラメータの一つです。適切な切削速度を選択するには、まず複数の要因を考慮する必要があります。
切削速度、すなわち線速度または周速度（V、メートル/分）は、CNC工作機械の切削における重要なパラメータの一つです。適切な切削速度を選択するには、まず複数の要因を考慮する必要があります。
工具材料
超硬合金：高硬度と優れた耐熱性により、比較的高い切削速度を実現できます。一般的には100メートル/分以上です。インサートを購入する際には、通常、様々な材料の加工において選択可能な線速度の範囲を明確にするための技術パラメータが提供されます。
ハイス鋼：超硬合金と比較すると、ハイス鋼の性能はやや劣り、切削速度も比較的低速です。多くの場合、ハイス鋼の切削速度は70メートル/分を超えることはなく、一般的には20～30メートル/分未満です。
超硬合金：高硬度と優れた耐熱性により、比較的高い切削速度を実現できます。一般的には100メートル/分以上です。インサートを購入する際には、通常、様々な材料の加工において選択可能な線速度の範囲を明確にするための技術パラメータが提供されます。
ハイス鋼：超硬合金と比較すると、ハイス鋼の性能はやや劣り、切削速度も比較的低速です。多くの場合、ハイス鋼の切削速度は70メートル/分を超えることはなく、一般的には20～30メートル/分未満です。
ワークピース材料
硬度の高い被削材の場合、切削速度を低くする必要があります。例えば、焼入れ鋼やステンレス鋼などでは、工具寿命と加工品質を確保するために、Vを低く設定する必要があります。
鋳鉄材料の場合、超硬工具を使用すると、切削速度は毎分70～80メートルになります。
低炭素鋼は加工性に優れており、切削速度は 100 メートル/分以上になります。
非鉄金属の切断加工は比較的容易であり、一般的には 100 ～ 200 メートル / 分の高い切断速度を選択できます。
硬度の高い被削材の場合、切削速度を低くする必要があります。例えば、焼入れ鋼やステンレス鋼などでは、工具寿命と加工品質を確保するために、Vを低く設定する必要があります。
鋳鉄材料の場合、超硬工具を使用すると、切削速度は毎分70～80メートルになります。
低炭素鋼は加工性に優れており、切削速度は 100 メートル/分以上になります。
非鉄金属の切断加工は比較的容易であり、一般的には 100 ～ 200 メートル / 分の高い切断速度を選択できます。
処理条件
荒加工では、主に材料を素早く除去することが目的であり、表面品質に対する要求は比較的低いため、切削速度は低く設定されます。仕上げ加工では、良好な表面品質を得るために、切削速度を高く設定する必要があります。
工作機械、ワーク、工具の剛性システムが悪い場合は、振動や変形を減らすために切削速度も低く設定する必要があります。
CNCプログラムで使用されるSが毎分主軸回転速度である場合、Sはワークピースの直径と切削線速度Vに基づいて計算されます：S（毎分主軸回転速度）= V（切削線速度）× 1000 / (3.1416 × ワークピース直径)。CNCプログラムで一定の線速度が使用されている場合、Sは切削線速度V（メートル/分）を直接使用できます。
荒加工では、主に材料を素早く除去することが目的であり、表面品質に対する要求は比較的低いため、切削速度は低く設定されます。仕上げ加工では、良好な表面品質を得るために、切削速度を高く設定する必要があります。
工作機械、ワーク、工具の剛性システムが悪い場合は、振動や変形を減らすために切削速度も低く設定する必要があります。
CNCプログラムで使用されるSが毎分主軸回転速度である場合、Sはワークピースの直径と切削線速度Vに基づいて計算されます：S（毎分主軸回転速度）= V（切削線速度）× 1000 / (3.1416 × ワークピース直径)。CNCプログラムで一定の線速度が使用されている場合、Sは切削線速度V（メートル/分）を直接使用できます。
II. 送り速度
送り速度は工具送り速度 (F) とも呼ばれ、主にワークピース加工の表面粗さ要件によって決まります。
送り速度は工具送り速度 (F) とも呼ばれ、主にワークピース加工の表面粗さ要件によって決まります。
仕上げ加工
仕上げ加工では、表面品質に対する要求が高いため、送り速度は低く抑える必要があります。一般的には、主軸1回転あたり0.06～0.12mm程度です。これにより、滑らかな加工面が得られ、表面粗さを低減できます。
仕上げ加工では、表面品質に対する要求が高いため、送り速度は低く抑える必要があります。一般的には、主軸1回転あたり0.06～0.12mm程度です。これにより、滑らかな加工面が得られ、表面粗さを低減できます。
荒加工
荒加工では、大量の材料を素早く除去することが主な目的であるため、送り速度は高めに設定できます。送り速度の大きさは主に工具の強度に依存し、通常は0.3以上になります。
工具の主逃げ角が大きいと工具強度が低下しますので、このとき送り速度は大きくしすぎることはできません。
さらに、工作機械の出力とワークおよび工具の剛性も考慮する必要があります。工作機械の出力が不足している場合や、ワークおよび工具の剛性が低い場合は、送り速度も適切に下げる必要があります。
CNCプログラムでは、送り速度の単位として、mm/分とmm/主軸回転の2つの単位を使用します。mm/分単位を使用する場合は、次の式で換算できます：毎分送り量 = 毎回転送り量 × 毎分主軸回転速度。
荒加工では、大量の材料を素早く除去することが主な目的であるため、送り速度は高めに設定できます。送り速度の大きさは主に工具の強度に依存し、通常は0.3以上になります。
工具の主逃げ角が大きいと工具強度が低下しますので、このとき送り速度は大きくしすぎることはできません。
さらに、工作機械の出力とワークおよび工具の剛性も考慮する必要があります。工作機械の出力が不足している場合や、ワークおよび工具の剛性が低い場合は、送り速度も適切に下げる必要があります。
CNCプログラムでは、送り速度の単位として、mm/分とmm/主軸回転の2つの単位を使用します。mm/分単位を使用する場合は、次の式で換算できます：毎分送り量 = 毎回転送り量 × 毎分主軸回転速度。
III. 切削深さ
仕上げ加工と荒加工では、切削深さ、つまり切削の深さの選択肢が異なります。
仕上げ加工と荒加工では、切削深さ、つまり切削の深さの選択肢が異なります。
仕上げ加工
仕上げ加工では、一般的に0.5（半径値）以下に抑えられます。切込み深さを小さくすることで、加工面品質を確保し、表面粗さや残留応力を低減できます。
仕上げ加工では、一般的に0.5（半径値）以下に抑えられます。切込み深さを小さくすることで、加工面品質を確保し、表面粗さや残留応力を低減できます。
荒加工
荒加工においては、ワーク、工具、工作機械の条件に応じて切込み深さを決定する必要があります。小型旋盤（最大加工径400mm未満）で45号鋼を焼ならし状態で旋削する場合、径方向の切込み深さは通常5mmを超えません。
旋盤の主軸回転速度制御に通常の周波数変換式速度制御を採用している場合、主軸回転速度が非常に低い場合（100～200回転/分未満）、モーター出力が大幅に低下することに注意してください。このとき、得られる切削深さと送り速度はごくわずかです。
荒加工においては、ワーク、工具、工作機械の条件に応じて切込み深さを決定する必要があります。小型旋盤（最大加工径400mm未満）で45号鋼を焼ならし状態で旋削する場合、径方向の切込み深さは通常5mmを超えません。
旋盤の主軸回転速度制御に通常の周波数変換式速度制御を採用している場合、主軸回転速度が非常に低い場合（100～200回転/分未満）、モーター出力が大幅に低下することに注意してください。このとき、得られる切削深さと送り速度はごくわずかです。
結論として、CNC工作機械の切削加工における3つの要素を正しく選択するには、工具材質、ワーク材質、加工条件など、複数の要素を総合的に考慮する必要があります。実際の加工においては、加工効率の向上、加工品質の確保、工具寿命の延長といった目的を達成するために、具体的な状況に応じて適切な調整を行う必要があります。同時に、オペレーターは継続的に経験を積み、さまざまな材料や加工技術の特性を熟知することで、切削パラメータをより適切に選択し、CNC工作機械の加工性能を向上させる必要があります。