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切削工具

  • カウンターシンクとは?種類ごとの特徴や面取りカッターとの違い

    今回はカウンターシンクの種類ごとの特徴や面取りカッターとの違いについて解説します。カウンターシンクは、主に穴加工のあとに面取りやバリ取りを行うための刃物のことを指します。比較的安価で入手できるので、穴の面取りをする際に頻繁に使われています。カウンターシンクとは引用元:大洋ツール株式会社 超硬3枚刃カウンターシンクカウンターシンクとは、面取りやバリ取りをするための刃物のことを指します。面取りは加工物の角でケガをしたり、ものが破損するのを防ぐ目的で行います。カウンターシンクはキノコのような形状が特徴的で、ツイストドリルなどで穴加工をした後のエッジのカエリやバリを取り除いたり、面取りをしたりする目的でカウンターシンクを用います。カウンターシンクの材質は、超硬のものもありますが、主にハイスが採用されています。コストが比較的安く済むので、ちょっとした面取りをするのにカウンターシンクが使われています。製品によってはハイスにチタンコーティングなどを施しており、耐摩耗性を向上しています。面取りできる刃物にはリーディングドリルもありますが、リーディングドリルは面取りに限らず、穴加工の際の位置決めに使用する刃物で、カウンターシンクとは異なる性質を持ちます。参考:リーディングドリルとは?用途、種類、切削条件カウンターシンクの種類と特徴カウンターシンクは製品によって、先端角の角度が60°・90°・120°などと異なります。基本的な皿モミ加工やバリ取り、面取りを行うのであれば、先端角90°のものが最適です。より大きな角度で面取りをしたい場合に先端角120°のものを用いるなど、目的によって使い分けます。製品によっては刃の分割数が不等分割されたものもあります。このタイプは切削抵抗を軽減し、ビビリが少ないことから、面取り精度の向上が期待できます。次にカウンターシンクの種類とそれぞれの特徴について見てみましょう。ロングシャンクタイプ引用元:株式会社ライノス 製品詳細 【HSSカウンターシンク】3枚刃 ロングシャンク 90°《No.19092》ロングシャンクタイプは、シャンクが長いカウンターシンクです。シャンクが長いことで、深さのあるワークに対しても加工がしやすいほか、工具とワークが干渉しにくい特徴があります。TiNコーティングタイプ引用元:株式会社丸藤TiNコーティングタイプは、チタンコーティングを施したカウンターシンクです。TiNコーティングはドリルやカッターなどの切削工具に多く採用されており、安定した膜質と耐摩耗性が得られます。TiNコーティングされた切削工具は、外観が黄金色になっているのが特徴です。Vコーティングタイプ引用元:MiSUMi-VONA V-UCS 穴面取り カウンタ-シンク VコーティングVコーティングタイプは、TiN層にTiCN層(炭窒化チタン)を被膜させた複層構造のカウンターシンクです。TiNコーティングに比べてコストが高いものの、より高い硬度が得られるため、工具の長寿命化が期待できます。VコーティングタイプはTiNコーティングの黄金色と違い、外観が茶色やグレー色になっています。穴あきタイプ引用元:株式会社ライノス 製品詳細 【HSSカウンターシンク】穴あきカウンターシンク 60°《No.21811》穴あきタイプは、刃部に貫通穴が開いているカウンターシンクです。穴の部分が刃になっていて、切削したときに切粉が排出しやすいほか、非鉄金属や軟質材料に対してキレイに面取りができるのも特徴です。また、貫通穴はオイルホールの役割を担い、加工の際にオイルを刃先へ供給しやすく、仕上がり面を高精度で加工できる製品もあります。面取りカッターとの違いカウンターシンクと面取りカッターは、どちらもバリ取りや面取り加工をするための刃物のことを指しており、ほとんど違いはありません。傾向として、カウンターシンクは皿モミ加工を目的とした工具、面取りカッターは皿モミに限らずパイプ端部などのさまざまな面取り加工の工具の総称を指すことが多いです。参考:【面取りカッター】種類、材質、サイズ、角度

  • ホールソーの種類、用途、サイズ、規格

    ホールソーは、DIYや各種の工事、金属加工などで用いられている切削工具です。大口径の穴をあけるのに適しており、精度良く、短い時間、少ない電力で大きな穴をあけることができます。様々な材質のホールソーが市販されており、木材や樹脂材、金属材など、加工対象に合わせたラインナップがあります。サイズも多様ですが、ホールソーの外径が開口する穴の径となるため、穴径に合わせてホールソーを選定する必要があります。電動ドライバーやインパクトドライバーなどに装着して使用することが多く、手動で簡単に綺麗な穴をあけたいときに役立つでしょう。この記事では、このホールソーの詳細や用途などについて詳しく解説してきます。ホールソーの種類や種類毎の特徴、加工対象、サイズにも言及しますので、参考にしてください。ホールソーとは引用元:製品情報 > 切断・穿孔機器 > ダイヤモンドコアビット「H.S.S.ハイスホールソー(排水マス用)」レッキス工業株式会社ホールソーとは、木・樹脂・金属製の板材や樹脂・金属製の管材に大口径の穴をあけるための切削工具のことです。ホールソー全体は、上図のように円筒形状となっており、円筒の先端には円周に沿って刃が付いています。円筒の中心軸にはドリルが備え付けられており、ホールソーの刃とドリルが一緒に回転することで、穴の中心を維持しながら穴をあけることが可能です。なお、上図の有効長は、穴あけ可能な最大深さで、同時に穿孔可能な最大板厚を示します。また、切粉除去孔は、ホールソー側面の穴のことで、切削によって生じた切粉を排出する機能があります。ホールソーは、主に切削ビットとして電動ドリルや電動ドライバー、インパクトドライバーなどの電動工具に装着して手動で使用しますが、ボール盤やフライス盤、マシニングセンタなどの工作機械に装着して自動で使用するタイプのものもあります。引用元:製品紹介 > ホールソー「超硬ホールソー メタコアトリプル」ユニカ株式会社なお、ドリルではなく、ホールソーで穴をあけることのメリットは、上図から理解されるように、切削面積が小さいため、短時間、省エネルギーで穴あけが可能なことです。また、工具自体を比べると、ホールソーの方が工具を構成する素材の量が少なくて済みます。参考:穴開け加工とは【専門家が解説】タップ加工、リーマー加工との違いを説明!ホールソーの用途用途としては、水道・ガス・エアコンなどの配管工事やコンセントやスイッチなどの取付穴の開口といった電気工事のほか、木工や樹脂加工、金属加工などが挙げられます。木工では家具などの生産に、樹脂加工ではFRP(繊維強化プラスチック)製のコンテナや塩ビ(ポリ塩化ビニル)樹脂製の機械カバーなどの製作に、金属加工ではステンレス製のキャビネットや内装パネルの製作などにホールソーが用いられています。ホールソーの価格帯価格帯は、1,000円程度から50,000円程度までと幅広く、材質の違いや精密性の高さ、サイズ、ドリルの有無などによって価格が違います。ドリルとセットになっていないものはドリルを別に用意する必要があります。材質は、安価な順に、炭素工具鋼、高速度工具鋼(ハイス)、超硬合金となっています。ただし、ハイス製のホールソーは、刃先のみがハイスで、円筒部がバネ鋼となっている「バイメタル」(2種類の金属を溶接などで接続した複合材)が使用されていることが多く、バイメタルホールソーとも呼ばれます。ホールソーとコアドリルの違い引用元:事業紹介「コアドリル工法」コンクリートコーリング株式会社なお、ホールソーと類似した工具にコアドリルがありますが、コアドリルは、鉄筋・無筋コンクリート材やサイディング材(外壁材)、石材、木材などが対象です(上図参照)。また、ホールソーであける穴よりも深い穴をあけるために用いられます。そのため、開口する穴が浅い場合にはホールソー、穴が深い場合にはコアドリルを使用すると良いでしょう。ホールソーの使用方法●確認事項ホールソーで穴あけを行う場合は、まず以下の事項の確認が必要です。・ホールソーが加工物の材質に対応しているかを確認します。・ホールソーのシャンク(柄部)の形状が取り付ける電動工具のチャック(工具の保持具)と合っているかを確認します。・ホールソーの有効長が加工物の厚さよりも小さいことを確認します。・ホールソーの径が開口する穴の径に合っているかを確認します。●使用手順そして、手動で取り扱う電動工具を使用する場合は、以下のような手順で穴をあけていきます。1. ホールソーを電動工具に取り付けます。2. 加工物の下に、ドリルやホールソーの刃を受けるための下地材を敷きます。3. 開口する穴の中心にマーキングとして印、または窪みを付けます。4. ドリルの先端を印、または窪みに当て、加工物と垂直になるように構えます。5. 電動工具のトリガーを少しずつ引きながら、低速回転から少しずつ回転数が上げていきます。6. ドリルは、ある程度の深さを掘り進むと、自動的にねじ込まれていきますので、大きな力を加えずに構えてセンター穴をあけていきます。7. ホールソーの刃が加工物に触れたら、再び低速回転にして回転数が徐々に上がっていくように穴をあけていきます。8. ドリルの推進力でホールソーの刃による加工も進行していきます。9. 穴が貫通したら作業終了です。●作業時の注意点作業時の注意点としては、以下が挙げられます。・ホールソーの刃よりもドリルの先端が突出しているので、加工物の下に敷いた下地材にはドリルによる穴が必ずあいてしまいます。そのため、下地材の板厚に余裕を持つなど、注意が必要です。・ある程度の厚みがある木材は、穴が貫通した際に亀裂や大きなバリが生じることがあります。その防止には、加工物の表と裏から半分の深さずつ穴あけを行って穴を貫通させることが有効です。・加工後のドリルやホールソーは、高温になっていることがあるので、しばらく素手では触れないようにしましょう。・加工中、切り屑などでホールソーの刃が目詰まりを起こすことがあるので、頻繁に切り屑を除去しながら穴あけを行いましょう。ホールソーの種類ホールソーの種類は、大きく木工用と金属加工用に分けることが可能で、金属加工用ではバイメタルホールソーと超硬ホールソーが代表的です。ここでは、一つで複数の穴径に対応している木工用ホールソー、刃の材質にハイスを使用しているバイメタルホールソー、バイメタルホールソーの上位互換とも言える超硬ホールソーについてご紹介します。木工用ホールソー引用元:先端工具>木工アクセサリ>フリーカッター「SK11 インパクト用木工ホールソー SIH-001」藤原産業株式会社木工用ホールソーは、木板やベニヤ板(合板)、コンクリートパネル(コンパネ)などの穴あけに用いられるホールソーです。塩ビやアクリル、発泡スチロールなどの樹脂の加工も可能ですが、通常、金属板の加工はできません。刃の材質は主に炭素工具鋼が用いられていますが、ステンレスのSUS420J2が用いられていることもあります。市販品は通常、口径の異なる薄目の刃が複数枚セットとなって販売されています(上図参照)。そして、刃となる円筒の側面部と刃の土台となる円筒の底面部が分離できるようになっており、底面部には、ドリルを中心に同心円状の溝があります。つまり、木工用ホールソーは、開口する穴の径に合った溝に刃を取り付けることで、様々な径の穴に対応できるのです。超硬ホールソー引用元:製品紹介 > ホールソー「超硬ホールソー メタコア」ユニカ株式会社超硬ホールソーは、刃部に超硬合金が使用されているホールソーのことです(上図参照)。鋼板やステンレス板、アルミ板などの金属板のほか、鋼管やステンレス管などの穴あけに用いられるホールソーです。木材や樹脂材の穴あけもできます。参考:アルミ板の穴あけに関してご紹介!必要な工具や工場の手法に関しても解説!参考:パイプの穴あけ加工を製品事例と共に徹底解説!特に、硬い金属板や厚い鋼板などが加工対象で、これらに対応できるように刃が高硬度で分厚く、耐摩耗性にも優れます。チッピング防止や摩耗対策、長寿命化のため、刃部にチタンなどがコーティングされているものもあります。なお、上図のドリルに巻き付いているバネは、下図のように、ドリルの貫通時にホールソーが勢い良く加工物に当たってしまうことを防止するために備え付けられています。引用元:製品紹介 > ホールソー「H.S.S ハイスホールソー」ユニカ株式会社ただし、木工用ホールソーとは違って、口径ごとにホールソーを用意しなくてはならず、ホールソー一つ一つの価格も高くなっています。バイメタルホールソー引用元:製品紹介 > ホールソー「H.S.S ハイスホールソー」ユニカ株式会社バイメタルホールソーは、上述したように、バイメタルと呼ばれる複合金属材料を材質とするホールソーのことです(上図参照)。刃先には主に高速での切削加工に適したハイスが、刃先以外には硬度と靭性のバランス良いバネ鋼などが用いられています。その刃は、薄いものから厚いものまであり、極薄のものであれば精密性の高い加工が可能です。刃の材質は、SKH51やSKH59といったモリブデン系高速度工具鋼などが用いられています。主に薄目の鋼板やステンレス板、アルミ板などの加工に用いられますが、木材や樹脂材の加工も可能です。しかし、超硬ホールソーに比べると、硬度や耐摩耗性に劣るので、分厚いステンレス板などの穴あけは推奨されません。ホールソーのサイズと規格一覧ホールソーには、公的に定められた規格はありませんが、電動工具や工作機械との接続部であるシャンクについてはメーカーに関わらず形状やサイズが統一されています。市販のホールソーは、インパクトドライバーの六角軸チャックに取り付けられるシャンク径6.35mmの六角軸シャンクか、電動ドリル・電動ドライバーのドリルチャックに取り付けられるシャンク径6~13mmのストレートシャンクであるものが大部分です。一方、開口する穴の大きさを決める口径と穿孔可能な最大の板厚を決める有効長、及び推奨される最大板厚の適応板厚は、ホールソーのメーカーや製品、種類によって様々です。市販されているホールソーの口径と有効長、適応板厚を種類毎に挙げると下表のようになっています。(単位:mm)木工用バイメタル超硬口径(外径)21~17012~17014~150 有効長12.5~15010~504~35適応板厚~150(電動工具)~3.2(電動工具)~4.5(電動工具)~25(工作機械)

  • ツーリング工具の構造、種類、規格

    ツーリングとは、工作機械に切削工具を設置させるため、間に入ってアダプターの役割を果たす工具のこと。ドリルやフライスなどの「ツール」の間に入ることから、「tooling」と表記されます。実際に金属を加工するのに必要なのは切削工具ですが、その性能を最大限に発揮させるためにはツールをしっかりと固定し、金属を削っている間も重心がブレず、力を正しく伝える必要があります。そのため、一般的な金属の切削では脱着のしやすさ、高硬度の金属や高精度な加工を要求される現場においては保持力や剛性などが求められるなど、状況や要求に応じてさまざまな需要があります。ツーリングの構造と仕組みフライス盤の場合、ツーリングはツールホルダ、ツールアダプタで構成されています。ツールホルダツールホルダは工作機械に直接つながるパーツの相称で、ツールアダプタを固定したまま状態を保てる「保持力」と重心がブレずに金属を切削できる「取り付け精度」などが求められます。ツールホルダには、加工工具によって凹状、凸状の2種類があり、凹状のものを「ホルダ」、凸状のものを「アーバ」と呼んでいます。ツールアダプタツールアダプタはドリルやフライス、アーバなどの加工工具とツールホルダの間に取り付けられる工具のこと。場合によって、ツールホルダと分離しているものと、一体型になっているものがあります。プルスタッドプルスタッドはツールホルダの後端に取り付けられ、工作機械の主軸穴に固定させるために用いられるボルトのことです。切削工具同様、工作機械に取り付けられる消耗品で、耐摩耗性に優れた素材を使用することで長期間、安定した加工を維持することができます。ツーリングの種類と特徴ツールホルダは保持力や剛性などが求められる一方、脱着のしやすさや熟練度など、方法によって違った特徴も持ち合わせています。それぞれに特徴の異なる5種類のツールホルダについてご紹介します。コレットチャックコレットチャックは最も一般的なツールホルダで、ドリルやエンドミルなど、幅広いツールに対応しています。すり割りと呼ばれる縦方向の切り込みが入った金具に切削工具を差し込み、外側から絞めつけることで工具を固定する仕組みとなっています。取り付け精度が高く、交換しやすいメリットを持っています。保持力が弱いため、高速回転の軽切削に向いています。ミーリングチャックニードルベアリングの力を使い、切削工具を締め付けて固定するツールホルダで、汎用性が高く、ストレートコレットを変更することでさまざまな工具に対応することが可能です。工具の保持力や剛性に優れているため、エンドミルを使った重切削に向いていますが、曲げ剛性に弱いため扱いには注意が必要です。サイドロックホルダストレートシャンクに対し、ホルダ側面からねじを締め付けて固定するホルダです。切削工具をねじで押さえつける単純な構造のため、取り付けがしやすく効率的に切削工具を脱着できます。高い保持力を持つ反面、剛性に弱いため、高いコストパフォーマンスを生かせる刃先交換式のドリルなどに向いています。油圧チャックホルダに油圧機構を取り入れたチャックのことで、ホルダ内部に充填されたオイルの力によってツールを固定します。保持力や取り付け精度、剛性など、さまざまな面に優れているため、高い精度を求められるリーマ加工などに適しています。また、簡単に脱着ができるため作業者に熟練度を必要としない点もメリットのひとつです。焼き嵌めチャックツールホルダ本体を加熱し、取付穴を熱膨張によって広げた上で挿入し、その後冷却し、元のサイズに戻すことで工具を締め付ける仕組みのホルダです。加熱にはバーナーや電熱ヒーター、高周波誘導加熱装置など、専用の加熱装置が用いられ、冷却は自然冷却や、エア冷却などで対応するのが一般的です。加熱・冷却に時間がかかるものの、構造自体はシンプルで保持力、精度、剛性にも優れており、主にマシニングセンタで使用されます。ツーリングの規格ツーリングには、旋盤やマシニングセンタなど、取り付ける切削機械によってさまざまな種類があります。その中から、多く用いられるNT、BT、BBT、HSKの4種類をご紹介します。NT(ナショナルテーパ)NTとは、ナショナルテーパのことで、主に汎用タイプの旋盤に使用されます。BTはプルスタッドを用いて固定されるのに対し、NTは引きねじで固定するのが一般的です。BT(ボトルグリップテーパ)BTとは、ボトルグリップテーパのことで、主にマシニングセンタに使用するツーリングのことを指します。プルスタッドを用いて強い力でツールホルダを固定する仕組みになっています。BBT(二面拘束テーパ)二面拘束のBTシャンクのことです。テーパ部に加え、ツールホルダのフランジ部分も拘束することで、シャンクをより強く固定します。これにより、BTで主軸とテーパ部分が密着した際に発生することがある熱膨張などによる食い込みを解消し、高速かつ高精度な加工を実現させています。 HSK(中空テーパ)主にマシニングセンタで使用される中空タイプのシャンクです。加工時に遠心力の影響を受けにくく、高速加工にも対応が可能。BTシャンクに比べ、高い精度を発揮します。

  • コレットチャックとは?構造、原理、材質

    今回はコレットチャックの基礎知識について解説します。コレットチャックは、工作機械の一種である、NC旋盤などの主軸に搭載されたチャック機構の一部です。コレットチャックは本体にスリットが入った構造で、口を閉じたり開いたりさせることで、ワークを固定します。参考:NC旋盤加工とは?NC旋盤加工の構成や工場もご紹介!コレットチャックとは?引用元:株式会社シンテック コレットチャックとはコレットチャックとは、加工時にワークを固定したり、切削工具を固定したりするための工具を指します。主にNC旋盤などの工作機械に搭載されるチャック機構の部品の一部として搭載されています。引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャックについてコレットチャックにはさまざまな種類や形状があり、用途によって使い分けが必要です。大きく種類を分けると、ワークの外径を掴んで固定する「外径把握コレットチャック」と、ワークの内径から固定する「内径把握コレットチャック」があります。基本的にコレットチャックは、把握部分が分割形状になっています。外径把握コレットチャックを例に挙げると、圧力が分散して包み込むようにワークを把握します。これにより、1点にかかる圧力が少なく済み、ワークがキズ付くのを防止するほか、強力に把握・固定できます。以上のことからコレットチャックは、薄肉パイプや、銅・アルミなどの柔らかい材料、既に仕上がっている箇所を掴むのに適しています。ただし、コレットチャックは消耗品のため、寿命がある点に注意が必要です。コレットが開閉を繰り返していると、本体のスプリング性がなくなってしまい、自由状態での開きが無くなったり疲労破壊したりします。また、本体のテーパー部分や口径部分が摩耗して、把握精度が低下してしまう場合もあります。コレットの形状と構造コレットチャックにはさまざまな形状があります。今回は代表的なタイプである、ワーク外径把握用コレットチャックの「静止型」と「引き型」について見てみましょう。静止型(S形)引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャック静止型は、コレットが軸方向に動かず静止するタイプです。軸方向の位置決め精度が高く、旋盤に多く採用されています。上の断面図は黄色がワーク、赤色がコレットを示しています。下図は静止型コレットの構造図と各部名称を示したものです。引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャックについて引き型(D形)引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャック引き型は、コレットを引いて対象物を把握するオーソドックスなタイプです。振れ精度・繰り返し精度・把握力に優れています。下図は引き型コレットの構造図と各部名称を示したものです。引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャックについてコレットチャックの仕組みと原理コレットチャックは、先端形状を見ると放射状に切れ込みが入った形状になっています。例えば外径把握用のコレットチャックは、中央の穴にワークを挿入し、外側から締めることで、切れ込みの分だけ穴が縮小し、ワークを強固に固定できます。他のチャックの種類としてスクロールチャックがありますが、スクロールチャックは3つの爪でワークを簡単に固定できるものの、芯の位置がズレてしまいます。一方コレットチャックは、芯ズレが起こりにくいメリットがあります。しかし、固定する工具などの径に合ったものを用意しなければならないため、その分コレットチャックの種類も数多く必要とします。参考:スクロールチャックの仕組み、構造、使い方、規格コレットチャックの材質コレットチャックの材質は、主に鋼・超硬・サーメットが採用されています。各種類の特徴は以下の通りです。鋼鋼はスチールとも呼ばれる材質で、鉄を主成分とする合金の総称を指します。鋼のコレットチャックは、超硬の材質に比べてしっかりと対象物を掴めます。また、コストが安価で経済性に優れていることから、少量生産に適しています。超硬超硬は超硬合金とも呼ばれる材質で、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる合金です。超硬のコレットチャックは、硬度と耐摩耗性に優れており、長期間使用しても摩耗しにくく、高い精度が保てます。主に量産品の加工に採用されています。サーメットサーメットとは、硬質化合物の粉末と金属を複合し、焼結した材料のことです。サーメットの名称は、ceramics(セラミックス)とmetal(金属)を組み合わせたものが語源となっています。サーメットのコレットチャックは、耐熱性に優れ、鉄との親和性が低いため、ステンレス系材料のような焼きつきの起こりやすい材料に適しています。

  • ボールエンドミルの特徴、使い方を解説!

    エンドミルとは、フライス盤やフライス加工が可能なマシニングセンタなどに取り付けて用いられる切削工具の一つです。ドリルと同様、高速に回転させながら材料に当て、削り取ることで成形を行います。先端と側面に刃を備え、主に水平方向に動かして切削加工を進めます。エンドミルは、その形状の違いによりいくつかの種類が存在します。その中でも、先端が球状のボールエンドミルは、R面や球面、より複雑な三次元曲面の切削加工に不可欠な工具と言われています。しかし、他の種類のエンドミルとはどんな違いがあるのか、どのような使い方があり、使用時にはどのような点に注意すべきか、知識がない方もいらっしゃるのではないでしょうか。そこで、今回の記事では、ボールエンドミルの特徴を説明すると共に、使い方についても解説していきます。ぜひ、ボールエンドミルを使用する際の参考にしてください。参考記事フライス加工については、以下の記事で解説していますので、ご参照ください。⇒フライス加工について専門家が解説!加工の種類・加工機の種類がこの1記事でわかります!ボールエンドミルの特徴エンドミルは、先端の形状の違いによっていくつかの種類に分けられますが、以下のものが代表的です。代表的なエンドミル●スクエアエンドミル…先端の形状が平坦なエンドミル。主に水平面や垂直面の加工に使用される。●ボールエンドミル…先端の形状が球状のエンドミル。主に曲面の加工に使用される。●ラジアスエンドミル…先端の形状が平坦であるものの、先端と側面の間のコーナーがR形状になっているエンドミル主に平面加工やR加工(凹の底の角部に丸みを残した加工)に使用される。ここでは、特にボールエンドミルを取り上げ、他のエンドミルと比較した際の特徴を説明します。曲面の加工に適しているボールエンドミルは、他のエンドミルに比べて曲面加工に適した工具です。例えば、凹球形状の加工は、ラジアスエンドミルでも可能ですが、5軸加工機などでエンドミルを傾け、エンドミルのコーナー部を当てて切削するなどの工夫が必要となります。しかし、ボールエンドミルであれば、その球の曲率半径よりも工具の半径が小さくなくてはなりませんが、3軸加工機でも問題なく凹球形状の成形が可能です。幅広い形状の加工が可能引用元:株式会社MOLDINO曲面の加工に適したボールエンドミルですが、平面の加工ができないわけではありません。工具経路を塗り潰すように取ることで平面の成形が可能です。ただし、上図のようなカスプ(尖った凹凸形状)が残り、面粗度に影響します。この面粗度を良好にするには、工具経路の重ね合わせを多くとる必要があります。平面部分の成形もボールエンドミルで行うことで、工具交換時間の短縮に繋がります。しかし、切削時間が長くなると共に、面粗度の悪化も招きますので、これらを考慮した工具選びが必要です。凹の底の角部に対するR無し加工ができないラジアスエンドミルにも共通しますが、ボールエンドミルで凹形状を加工する場合、工具のコーナーの丸みを反映して、凹の底の角や側面の隅が円弧状になります。底の円弧は、スクエアエンドミルで除去することができますが、下図の左のような凹形状の場合は、どのエンドミルを使用しても、下図の中央のように側面の隅に丸みが残ってしまいます。しかし、このような凹部にシャープな角を持った部品をはめ込むため、円弧を除去する必要があるケースもあります。その場合には、本来の壁面からさらに外側に抉るニガシ形状を設け(側面の隅のニガシは下図の右参照)、角に丸みがあることの不備を回避することがあります。引用元:アイティメディア株式会社切削速度が切削点によって異なる引用元:三菱マテリアル株式会社ボールエンドミルでは、工具の先に向かうほど切削速度が小さくなり、先端ではゼロになります。切削速度は、切削点(工具の材料との接触部)における刃物の動く速度です。その速度は、以下の式で表されるため、工具径が大きい切削点ほど小さくなり、工具径がゼロになる切削点では切削速度もゼロとなります。引用元:ユニオンツール株式会社VC:切削速度n:回転速度D:工具径もちろん、他の種類のエンドミルも中心の切削速度はゼロとなりますが、先端の工具径がゼロというわけではありませんので、ドリルのように加工面に垂直に送って加工を行わない限り、特に問題は生じません、しかし、ボールエンドミルでは、工具の先に向かうほど工具径が小さくなるため、切削点に注意しながら加工を行わないと、切削速度が足りないことによる問題が生じることがあります。加工面の品質がバラツキやすいボールエンドミルを使用する場合、切削点に注意しながら加工を行わないと、加工面の品質がバラツキやすくなります。切削加工においては、切削速度が大きいほど生じる切りくずが薄くなるため、切削抵抗が軽減されて加工面の品質が向上します。従って、切削点によって切削速度が異なるボールエンドミルでは、工具のどこを接触させて切削するかにより、加工面の品質が変わります。特に、曲面を加工する場合などでは、曲面との接触角度によって工具の接触位置が変化するため、 加工面の品質にバラツキが発生しやすくなります。このバラツキを抑える方法として、切削点が先端に集中し過ぎないように工具経路を工夫したり送り速度を小さくしたりする方法があります。また、5軸加工機などの使用が可能な場合は、ボールエンドミルに傾斜を付け、工具の一定の位置を接触させて切削することも有効です。この場合、推奨される切削点の位置は、例えば、下図で「有効加工切れ刃部」とされている部位です。引用元:社団法人精密工学会北海道支部刃こぼれが生じやすいボールエンドミルは、刃こぼれが生じやすいという特徴があります。上述したように、ボールエンドミルでは、その工具径が先端付近で大きく変わるため、切削点による切削速度の変動が大きく、工具にかかる切削抵抗も位置によって変化します。そのため、切削抵抗が大きい先端に切削点を集中させると、刃こぼれが発生しやすくなっています。切りくずの排出性が悪いエンドミルによる加工では、切りくずは、刃と刃の間のチップポケットと呼ばれる隙間を通って排出されます。その点、ボールエンドミルでは、先端に向かうほど工具自体が細くなっているため、先端付近のチップポケットが小さく、切りくずの排出性が良くありません。それにより、刃が切りくずをかみ込んで加工面の品質を悪化させたり、切りくずが詰まって刃の損傷の原因となることがあります。ボールエンドミルの使い方ボールエンドミルは、他のエンドミル同様、以下のような形状の加工も行うことができる万能性の高いエンドミルです。ポールエンドミルで可能な加工●平面加工…工具経路を塗り潰すように取ることで平面を成形。●側面加工…エンドミルの側面に備えた刃を当て、材料の側面を切削。●段差加工…エンドミルの先端と側面の刃で、段差を成形。●溝加工…溝を成形。主にエンドミルの側面を当てて切削。(下図左)●ポケット加工…凹を成形。ドリルで下穴を空け、穴を広げていく形で切削。(下図中央)●ヘリカル加工…円状の凹を成形。エンドミルをらせん状に動かして穴を広げていく。(下図右)引用元: 株式会社モノトしかし、やはりボールエンドミルに適しているのは、曲面加工です。ここでは、曲面加工を行う場合のボールエンドミルの使い方について説明します。曲面加工におけるボールエンドミルの使い方引用元:三菱マテリアル株式会社ボールエンドミルを使用した曲面の加工方法には、走査線加工や等高線加工などがあります。走査線加工は、上図の左にあるように、エンドミルを一定方向に動かしながら目的の形状に沿って上下させて加工する方法です。引き上げ加工と押し下げ加工を繰り返すことで加工を進めますが、押し下げ加工時に切削速度の遅い工具の先端中心付近で切削するため、工具の損傷が生じやすいという欠点があります(下図参照)。引用元:三菱マテリアル株式会社一方、等高線加工は、見出し下の右図にあるように、エンドミルを水平面内で目的の形状に沿って動かして加工。これを、順次高さを変えながら行っていく方法です。切削点を工具の一定位置に保持しやすく、切削速度が遅く刃が損傷しやすい先端付近での切削を回避しやすいという特徴があります。ただし、刃の一定の位置を酷使することになるため、その部分の摩耗の進行が早くなります。それぞれの方法に短所がありますが、工具の損傷に繋がらない等高線加工を選択することが妥当です。なお、5軸加工機などでエンドミルを傾斜させることができる場合、双方の方法における短所を補う事が可能です。しかし、切削する曲面の角度に合わせて順次傾斜角も変化させる必要があり、プログラムが複雑化します。そのため、関連した技術や経験が必要となると共に、工数が増加してしまうことがあります。ボールエンドミルを使用する場合の注意点ボールエンドミルで加工を行う場合、平面や曲面に限らず、加工面にカスプ(尖った凹凸形状)が残ります。このカスプの高さが大きいほど、面粗度が悪化するので、良好な加工面を得たい場合は、ピックフィード(下図のae)を小さくする必要があります。しかし、そのためには、工具経路を長く取る必要があるため、加工時間は長くなってしまいます。引用元:株式会社MOLDINOそこで有効なのが、工具の回転数を高めると同時に、工具の送り速度を上げることです。これにより、加工時間の延長を抑えながら、面粗度を向上させることができます。さらに、切削速度が上昇して切削抵抗も小さくなるため、加工面の品質も向上します。また、工具径の小さいボールエンドミルを使用する場合、切削点によっては工具がたわみ、加工精度を悪化させることがあります。曲面を加工する場合、曲面の形状によっては、下図の左のように、軸の垂直方向に大きな力がかかることがあります。この力の大きさによっては、エンドミルがたわみ、形状がたわんだ分だけずれる可能性があります。たわみを防ぐ方法として、上述したボールエンドミルに傾斜を付ける方法があります。5軸加工機などが必要となりますが、切削点を一定の位置とすることにより、軸の垂直方向に生じる力を低減することが可能です(下図の右)。引用元:国立大学法人熊本大学曲面加工に有用なボールエンドミルボールエンドミルの特徴や使い方、使用時の注意点について解説しましたが、いかがでしたでしょうか。ボールエンドミルは、平面や凹凸、曲面など、多様な形状を成形できる多機能万能工具です。特に、複雑な曲面を対象とする場合の有用性が高く、ボールエンドミルでは加工できても、他の形状のエンドミルでは加工できないというケースもあります。また、4軸以上の多軸加工機に取り付けて使用することで、さらなる高い精度や品質、工具寿命の延長が期待できます。ボールエンドミルは、今や金型や航空機部品など、三次元曲面を有する輪郭形状の切削に不可欠な工具となっています。その重要性は、今後も持続すると考えられますので、ぜひこの機会に覚えておいてください。

  • カウンターシンクとは?種類ごとの特徴や面取りカッターとの違い

    今回はカウンターシンクの種類ごとの特徴や面取りカッターとの違いについて解説します。カウンターシンクは、主に穴加工のあとに面取りやバリ取りを行うための刃物のことを指します。比較的安価で入手できるので、穴の面取りをする際に頻繁に使われています。カウンターシンクとは引用元:大洋ツール株式会社 超硬3枚刃カウンターシンクカウンターシンクとは、面取りやバリ取りをするための刃物のことを指します。面取りは加工物の角でケガをしたり、ものが破損するのを防ぐ目的で行います。カウンターシンクはキノコのような形状が特徴的で、ツイストドリルなどで穴加工をした後のエッジのカエリやバリを取り除いたり、面取りをしたりする目的でカウンターシンクを用います。カウンターシンクの材質は、超硬のものもありますが、主にハイスが採用されています。コストが比較的安く済むので、ちょっとした面取りをするのにカウンターシンクが使われています。製品によってはハイスにチタンコーティングなどを施しており、耐摩耗性を向上しています。面取りできる刃物にはリーディングドリルもありますが、リーディングドリルは面取りに限らず、穴加工の際の位置決めに使用する刃物で、カウンターシンクとは異なる性質を持ちます。参考:リーディングドリルとは?用途、種類、切削条件カウンターシンクの種類と特徴カウンターシンクは製品によって、先端角の角度が60°・90°・120°などと異なります。基本的な皿モミ加工やバリ取り、面取りを行うのであれば、先端角90°のものが最適です。より大きな角度で面取りをしたい場合に先端角120°のものを用いるなど、目的によって使い分けます。製品によっては刃の分割数が不等分割されたものもあります。このタイプは切削抵抗を軽減し、ビビリが少ないことから、面取り精度の向上が期待できます。次にカウンターシンクの種類とそれぞれの特徴について見てみましょう。ロングシャンクタイプ引用元:株式会社ライノス 製品詳細 【HSSカウンターシンク】3枚刃 ロングシャンク 90°《No.19092》ロングシャンクタイプは、シャンクが長いカウンターシンクです。シャンクが長いことで、深さのあるワークに対しても加工がしやすいほか、工具とワークが干渉しにくい特徴があります。TiNコーティングタイプ引用元:株式会社丸藤TiNコーティングタイプは、チタンコーティングを施したカウンターシンクです。TiNコーティングはドリルやカッターなどの切削工具に多く採用されており、安定した膜質と耐摩耗性が得られます。TiNコーティングされた切削工具は、外観が黄金色になっているのが特徴です。Vコーティングタイプ引用元:MiSUMi-VONA V-UCS 穴面取り カウンタ-シンク VコーティングVコーティングタイプは、TiN層にTiCN層(炭窒化チタン)を被膜させた複層構造のカウンターシンクです。TiNコーティングに比べてコストが高いものの、より高い硬度が得られるため、工具の長寿命化が期待できます。VコーティングタイプはTiNコーティングの黄金色と違い、外観が茶色やグレー色になっています。穴あきタイプ引用元:株式会社ライノス 製品詳細 【HSSカウンターシンク】穴あきカウンターシンク 60°《No.21811》穴あきタイプは、刃部に貫通穴が開いているカウンターシンクです。穴の部分が刃になっていて、切削したときに切粉が排出しやすいほか、非鉄金属や軟質材料に対してキレイに面取りができるのも特徴です。また、貫通穴はオイルホールの役割を担い、加工の際にオイルを刃先へ供給しやすく、仕上がり面を高精度で加工できる製品もあります。面取りカッターとの違いカウンターシンクと面取りカッターは、どちらもバリ取りや面取り加工をするための刃物のことを指しており、ほとんど違いはありません。傾向として、カウンターシンクは皿モミ加工を目的とした工具、面取りカッターは皿モミに限らずパイプ端部などのさまざまな面取り加工の工具の総称を指すことが多いです。参考:【面取りカッター】種類、材質、サイズ、角度

  • ホールソーの種類、用途、サイズ、規格

    ホールソーは、DIYや各種の工事、金属加工などで用いられている切削工具です。大口径の穴をあけるのに適しており、精度良く、短い時間、少ない電力で大きな穴をあけることができます。様々な材質のホールソーが市販されており、木材や樹脂材、金属材など、加工対象に合わせたラインナップがあります。サイズも多様ですが、ホールソーの外径が開口する穴の径となるため、穴径に合わせてホールソーを選定する必要があります。電動ドライバーやインパクトドライバーなどに装着して使用することが多く、手動で簡単に綺麗な穴をあけたいときに役立つでしょう。この記事では、このホールソーの詳細や用途などについて詳しく解説してきます。ホールソーの種類や種類毎の特徴、加工対象、サイズにも言及しますので、参考にしてください。ホールソーとは引用元:製品情報 > 切断・穿孔機器 > ダイヤモンドコアビット「H.S.S.ハイスホールソー(排水マス用)」レッキス工業株式会社ホールソーとは、木・樹脂・金属製の板材や樹脂・金属製の管材に大口径の穴をあけるための切削工具のことです。ホールソー全体は、上図のように円筒形状となっており、円筒の先端には円周に沿って刃が付いています。円筒の中心軸にはドリルが備え付けられており、ホールソーの刃とドリルが一緒に回転することで、穴の中心を維持しながら穴をあけることが可能です。なお、上図の有効長は、穴あけ可能な最大深さで、同時に穿孔可能な最大板厚を示します。また、切粉除去孔は、ホールソー側面の穴のことで、切削によって生じた切粉を排出する機能があります。ホールソーは、主に切削ビットとして電動ドリルや電動ドライバー、インパクトドライバーなどの電動工具に装着して手動で使用しますが、ボール盤やフライス盤、マシニングセンタなどの工作機械に装着して自動で使用するタイプのものもあります。引用元:製品紹介 > ホールソー「超硬ホールソー メタコアトリプル」ユニカ株式会社なお、ドリルではなく、ホールソーで穴をあけることのメリットは、上図から理解されるように、切削面積が小さいため、短時間、省エネルギーで穴あけが可能なことです。また、工具自体を比べると、ホールソーの方が工具を構成する素材の量が少なくて済みます。参考:穴開け加工とは【専門家が解説】タップ加工、リーマー加工との違いを説明!ホールソーの用途用途としては、水道・ガス・エアコンなどの配管工事やコンセントやスイッチなどの取付穴の開口といった電気工事のほか、木工や樹脂加工、金属加工などが挙げられます。木工では家具などの生産に、樹脂加工ではFRP(繊維強化プラスチック)製のコンテナや塩ビ(ポリ塩化ビニル)樹脂製の機械カバーなどの製作に、金属加工ではステンレス製のキャビネットや内装パネルの製作などにホールソーが用いられています。ホールソーの価格帯価格帯は、1,000円程度から50,000円程度までと幅広く、材質の違いや精密性の高さ、サイズ、ドリルの有無などによって価格が違います。ドリルとセットになっていないものはドリルを別に用意する必要があります。材質は、安価な順に、炭素工具鋼、高速度工具鋼(ハイス)、超硬合金となっています。ただし、ハイス製のホールソーは、刃先のみがハイスで、円筒部がバネ鋼となっている「バイメタル」(2種類の金属を溶接などで接続した複合材)が使用されていることが多く、バイメタルホールソーとも呼ばれます。ホールソーとコアドリルの違い引用元:事業紹介「コアドリル工法」コンクリートコーリング株式会社なお、ホールソーと類似した工具にコアドリルがありますが、コアドリルは、鉄筋・無筋コンクリート材やサイディング材(外壁材)、石材、木材などが対象です(上図参照)。また、ホールソーであける穴よりも深い穴をあけるために用いられます。そのため、開口する穴が浅い場合にはホールソー、穴が深い場合にはコアドリルを使用すると良いでしょう。ホールソーの使用方法●確認事項ホールソーで穴あけを行う場合は、まず以下の事項の確認が必要です。・ホールソーが加工物の材質に対応しているかを確認します。・ホールソーのシャンク(柄部)の形状が取り付ける電動工具のチャック(工具の保持具)と合っているかを確認します。・ホールソーの有効長が加工物の厚さよりも小さいことを確認します。・ホールソーの径が開口する穴の径に合っているかを確認します。●使用手順そして、手動で取り扱う電動工具を使用する場合は、以下のような手順で穴をあけていきます。1. ホールソーを電動工具に取り付けます。2. 加工物の下に、ドリルやホールソーの刃を受けるための下地材を敷きます。3. 開口する穴の中心にマーキングとして印、または窪みを付けます。4. ドリルの先端を印、または窪みに当て、加工物と垂直になるように構えます。5. 電動工具のトリガーを少しずつ引きながら、低速回転から少しずつ回転数が上げていきます。6. ドリルは、ある程度の深さを掘り進むと、自動的にねじ込まれていきますので、大きな力を加えずに構えてセンター穴をあけていきます。7. ホールソーの刃が加工物に触れたら、再び低速回転にして回転数が徐々に上がっていくように穴をあけていきます。8. ドリルの推進力でホールソーの刃による加工も進行していきます。9. 穴が貫通したら作業終了です。●作業時の注意点作業時の注意点としては、以下が挙げられます。・ホールソーの刃よりもドリルの先端が突出しているので、加工物の下に敷いた下地材にはドリルによる穴が必ずあいてしまいます。そのため、下地材の板厚に余裕を持つなど、注意が必要です。・ある程度の厚みがある木材は、穴が貫通した際に亀裂や大きなバリが生じることがあります。その防止には、加工物の表と裏から半分の深さずつ穴あけを行って穴を貫通させることが有効です。・加工後のドリルやホールソーは、高温になっていることがあるので、しばらく素手では触れないようにしましょう。・加工中、切り屑などでホールソーの刃が目詰まりを起こすことがあるので、頻繁に切り屑を除去しながら穴あけを行いましょう。ホールソーの種類ホールソーの種類は、大きく木工用と金属加工用に分けることが可能で、金属加工用ではバイメタルホールソーと超硬ホールソーが代表的です。ここでは、一つで複数の穴径に対応している木工用ホールソー、刃の材質にハイスを使用しているバイメタルホールソー、バイメタルホールソーの上位互換とも言える超硬ホールソーについてご紹介します。木工用ホールソー引用元:先端工具>木工アクセサリ>フリーカッター「SK11 インパクト用木工ホールソー SIH-001」藤原産業株式会社木工用ホールソーは、木板やベニヤ板(合板)、コンクリートパネル(コンパネ)などの穴あけに用いられるホールソーです。塩ビやアクリル、発泡スチロールなどの樹脂の加工も可能ですが、通常、金属板の加工はできません。刃の材質は主に炭素工具鋼が用いられていますが、ステンレスのSUS420J2が用いられていることもあります。市販品は通常、口径の異なる薄目の刃が複数枚セットとなって販売されています(上図参照)。そして、刃となる円筒の側面部と刃の土台となる円筒の底面部が分離できるようになっており、底面部には、ドリルを中心に同心円状の溝があります。つまり、木工用ホールソーは、開口する穴の径に合った溝に刃を取り付けることで、様々な径の穴に対応できるのです。超硬ホールソー引用元:製品紹介 > ホールソー「超硬ホールソー メタコア」ユニカ株式会社超硬ホールソーは、刃部に超硬合金が使用されているホールソーのことです(上図参照)。鋼板やステンレス板、アルミ板などの金属板のほか、鋼管やステンレス管などの穴あけに用いられるホールソーです。木材や樹脂材の穴あけもできます。参考:アルミ板の穴あけに関してご紹介!必要な工具や工場の手法に関しても解説!参考:パイプの穴あけ加工を製品事例と共に徹底解説!特に、硬い金属板や厚い鋼板などが加工対象で、これらに対応できるように刃が高硬度で分厚く、耐摩耗性にも優れます。チッピング防止や摩耗対策、長寿命化のため、刃部にチタンなどがコーティングされているものもあります。なお、上図のドリルに巻き付いているバネは、下図のように、ドリルの貫通時にホールソーが勢い良く加工物に当たってしまうことを防止するために備え付けられています。引用元:製品紹介 > ホールソー「H.S.S ハイスホールソー」ユニカ株式会社ただし、木工用ホールソーとは違って、口径ごとにホールソーを用意しなくてはならず、ホールソー一つ一つの価格も高くなっています。バイメタルホールソー引用元:製品紹介 > ホールソー「H.S.S ハイスホールソー」ユニカ株式会社バイメタルホールソーは、上述したように、バイメタルと呼ばれる複合金属材料を材質とするホールソーのことです(上図参照)。刃先には主に高速での切削加工に適したハイスが、刃先以外には硬度と靭性のバランス良いバネ鋼などが用いられています。その刃は、薄いものから厚いものまであり、極薄のものであれば精密性の高い加工が可能です。刃の材質は、SKH51やSKH59といったモリブデン系高速度工具鋼などが用いられています。主に薄目の鋼板やステンレス板、アルミ板などの加工に用いられますが、木材や樹脂材の加工も可能です。しかし、超硬ホールソーに比べると、硬度や耐摩耗性に劣るので、分厚いステンレス板などの穴あけは推奨されません。ホールソーのサイズと規格一覧ホールソーには、公的に定められた規格はありませんが、電動工具や工作機械との接続部であるシャンクについてはメーカーに関わらず形状やサイズが統一されています。市販のホールソーは、インパクトドライバーの六角軸チャックに取り付けられるシャンク径6.35mmの六角軸シャンクか、電動ドリル・電動ドライバーのドリルチャックに取り付けられるシャンク径6~13mmのストレートシャンクであるものが大部分です。一方、開口する穴の大きさを決める口径と穿孔可能な最大の板厚を決める有効長、及び推奨される最大板厚の適応板厚は、ホールソーのメーカーや製品、種類によって様々です。市販されているホールソーの口径と有効長、適応板厚を種類毎に挙げると下表のようになっています。(単位:mm)木工用バイメタル超硬口径(外径)21~17012~17014~150 有効長12.5~15010~504~35適応板厚~150(電動工具)~3.2(電動工具)~4.5(電動工具)~25(工作機械)

  • ツーリング工具の構造、種類、規格

    ツーリングとは、工作機械に切削工具を設置させるため、間に入ってアダプターの役割を果たす工具のこと。ドリルやフライスなどの「ツール」の間に入ることから、「tooling」と表記されます。実際に金属を加工するのに必要なのは切削工具ですが、その性能を最大限に発揮させるためにはツールをしっかりと固定し、金属を削っている間も重心がブレず、力を正しく伝える必要があります。そのため、一般的な金属の切削では脱着のしやすさ、高硬度の金属や高精度な加工を要求される現場においては保持力や剛性などが求められるなど、状況や要求に応じてさまざまな需要があります。ツーリングの構造と仕組みフライス盤の場合、ツーリングはツールホルダ、ツールアダプタで構成されています。ツールホルダツールホルダは工作機械に直接つながるパーツの相称で、ツールアダプタを固定したまま状態を保てる「保持力」と重心がブレずに金属を切削できる「取り付け精度」などが求められます。ツールホルダには、加工工具によって凹状、凸状の2種類があり、凹状のものを「ホルダ」、凸状のものを「アーバ」と呼んでいます。ツールアダプタツールアダプタはドリルやフライス、アーバなどの加工工具とツールホルダの間に取り付けられる工具のこと。場合によって、ツールホルダと分離しているものと、一体型になっているものがあります。プルスタッドプルスタッドはツールホルダの後端に取り付けられ、工作機械の主軸穴に固定させるために用いられるボルトのことです。切削工具同様、工作機械に取り付けられる消耗品で、耐摩耗性に優れた素材を使用することで長期間、安定した加工を維持することができます。ツーリングの種類と特徴ツールホルダは保持力や剛性などが求められる一方、脱着のしやすさや熟練度など、方法によって違った特徴も持ち合わせています。それぞれに特徴の異なる5種類のツールホルダについてご紹介します。コレットチャックコレットチャックは最も一般的なツールホルダで、ドリルやエンドミルなど、幅広いツールに対応しています。すり割りと呼ばれる縦方向の切り込みが入った金具に切削工具を差し込み、外側から絞めつけることで工具を固定する仕組みとなっています。取り付け精度が高く、交換しやすいメリットを持っています。保持力が弱いため、高速回転の軽切削に向いています。ミーリングチャックニードルベアリングの力を使い、切削工具を締め付けて固定するツールホルダで、汎用性が高く、ストレートコレットを変更することでさまざまな工具に対応することが可能です。工具の保持力や剛性に優れているため、エンドミルを使った重切削に向いていますが、曲げ剛性に弱いため扱いには注意が必要です。サイドロックホルダストレートシャンクに対し、ホルダ側面からねじを締め付けて固定するホルダです。切削工具をねじで押さえつける単純な構造のため、取り付けがしやすく効率的に切削工具を脱着できます。高い保持力を持つ反面、剛性に弱いため、高いコストパフォーマンスを生かせる刃先交換式のドリルなどに向いています。油圧チャックホルダに油圧機構を取り入れたチャックのことで、ホルダ内部に充填されたオイルの力によってツールを固定します。保持力や取り付け精度、剛性など、さまざまな面に優れているため、高い精度を求められるリーマ加工などに適しています。また、簡単に脱着ができるため作業者に熟練度を必要としない点もメリットのひとつです。焼き嵌めチャックツールホルダ本体を加熱し、取付穴を熱膨張によって広げた上で挿入し、その後冷却し、元のサイズに戻すことで工具を締め付ける仕組みのホルダです。加熱にはバーナーや電熱ヒーター、高周波誘導加熱装置など、専用の加熱装置が用いられ、冷却は自然冷却や、エア冷却などで対応するのが一般的です。加熱・冷却に時間がかかるものの、構造自体はシンプルで保持力、精度、剛性にも優れており、主にマシニングセンタで使用されます。ツーリングの規格ツーリングには、旋盤やマシニングセンタなど、取り付ける切削機械によってさまざまな種類があります。その中から、多く用いられるNT、BT、BBT、HSKの4種類をご紹介します。NT(ナショナルテーパ)NTとは、ナショナルテーパのことで、主に汎用タイプの旋盤に使用されます。BTはプルスタッドを用いて固定されるのに対し、NTは引きねじで固定するのが一般的です。BT(ボトルグリップテーパ)BTとは、ボトルグリップテーパのことで、主にマシニングセンタに使用するツーリングのことを指します。プルスタッドを用いて強い力でツールホルダを固定する仕組みになっています。BBT(二面拘束テーパ)二面拘束のBTシャンクのことです。テーパ部に加え、ツールホルダのフランジ部分も拘束することで、シャンクをより強く固定します。これにより、BTで主軸とテーパ部分が密着した際に発生することがある熱膨張などによる食い込みを解消し、高速かつ高精度な加工を実現させています。 HSK(中空テーパ)主にマシニングセンタで使用される中空タイプのシャンクです。加工時に遠心力の影響を受けにくく、高速加工にも対応が可能。BTシャンクに比べ、高い精度を発揮します。

  • コレットチャックとは?構造、原理、材質

    今回はコレットチャックの基礎知識について解説します。コレットチャックは、工作機械の一種である、NC旋盤などの主軸に搭載されたチャック機構の一部です。コレットチャックは本体にスリットが入った構造で、口を閉じたり開いたりさせることで、ワークを固定します。参考:NC旋盤加工とは?NC旋盤加工の構成や工場もご紹介!コレットチャックとは?引用元:株式会社シンテック コレットチャックとはコレットチャックとは、加工時にワークを固定したり、切削工具を固定したりするための工具を指します。主にNC旋盤などの工作機械に搭載されるチャック機構の部品の一部として搭載されています。引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャックについてコレットチャックにはさまざまな種類や形状があり、用途によって使い分けが必要です。大きく種類を分けると、ワークの外径を掴んで固定する「外径把握コレットチャック」と、ワークの内径から固定する「内径把握コレットチャック」があります。基本的にコレットチャックは、把握部分が分割形状になっています。外径把握コレットチャックを例に挙げると、圧力が分散して包み込むようにワークを把握します。これにより、1点にかかる圧力が少なく済み、ワークがキズ付くのを防止するほか、強力に把握・固定できます。以上のことからコレットチャックは、薄肉パイプや、銅・アルミなどの柔らかい材料、既に仕上がっている箇所を掴むのに適しています。ただし、コレットチャックは消耗品のため、寿命がある点に注意が必要です。コレットが開閉を繰り返していると、本体のスプリング性がなくなってしまい、自由状態での開きが無くなったり疲労破壊したりします。また、本体のテーパー部分や口径部分が摩耗して、把握精度が低下してしまう場合もあります。コレットの形状と構造コレットチャックにはさまざまな形状があります。今回は代表的なタイプである、ワーク外径把握用コレットチャックの「静止型」と「引き型」について見てみましょう。静止型(S形)引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャック静止型は、コレットが軸方向に動かず静止するタイプです。軸方向の位置決め精度が高く、旋盤に多く採用されています。上の断面図は黄色がワーク、赤色がコレットを示しています。下図は静止型コレットの構造図と各部名称を示したものです。引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャックについて引き型(D形)引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャック引き型は、コレットを引いて対象物を把握するオーソドックスなタイプです。振れ精度・繰り返し精度・把握力に優れています。下図は引き型コレットの構造図と各部名称を示したものです。引用元:ユキワ精工株式会社 コレットチャックについてコレットチャックの仕組みと原理コレットチャックは、先端形状を見ると放射状に切れ込みが入った形状になっています。例えば外径把握用のコレットチャックは、中央の穴にワークを挿入し、外側から締めることで、切れ込みの分だけ穴が縮小し、ワークを強固に固定できます。他のチャックの種類としてスクロールチャックがありますが、スクロールチャックは3つの爪でワークを簡単に固定できるものの、芯の位置がズレてしまいます。一方コレットチャックは、芯ズレが起こりにくいメリットがあります。しかし、固定する工具などの径に合ったものを用意しなければならないため、その分コレットチャックの種類も数多く必要とします。参考:スクロールチャックの仕組み、構造、使い方、規格コレットチャックの材質コレットチャックの材質は、主に鋼・超硬・サーメットが採用されています。各種類の特徴は以下の通りです。鋼鋼はスチールとも呼ばれる材質で、鉄を主成分とする合金の総称を指します。鋼のコレットチャックは、超硬の材質に比べてしっかりと対象物を掴めます。また、コストが安価で経済性に優れていることから、少量生産に適しています。超硬超硬は超硬合金とも呼ばれる材質で、硬質の金属炭化物の粉末を焼結して作られる合金です。超硬のコレットチャックは、硬度と耐摩耗性に優れており、長期間使用しても摩耗しにくく、高い精度が保てます。主に量産品の加工に採用されています。サーメットサーメットとは、硬質化合物の粉末と金属を複合し、焼結した材料のことです。サーメットの名称は、ceramics(セラミックス)とmetal(金属)を組み合わせたものが語源となっています。サーメットのコレットチャックは、耐熱性に優れ、鉄との親和性が低いため、ステンレス系材料のような焼きつきの起こりやすい材料に適しています。

  • ボールエンドミルの特徴、使い方を解説!

    エンドミルとは、フライス盤やフライス加工が可能なマシニングセンタなどに取り付けて用いられる切削工具の一つです。ドリルと同様、高速に回転させながら材料に当て、削り取ることで成形を行います。先端と側面に刃を備え、主に水平方向に動かして切削加工を進めます。エンドミルは、その形状の違いによりいくつかの種類が存在します。その中でも、先端が球状のボールエンドミルは、R面や球面、より複雑な三次元曲面の切削加工に不可欠な工具と言われています。しかし、他の種類のエンドミルとはどんな違いがあるのか、どのような使い方があり、使用時にはどのような点に注意すべきか、知識がない方もいらっしゃるのではないでしょうか。そこで、今回の記事では、ボールエンドミルの特徴を説明すると共に、使い方についても解説していきます。ぜひ、ボールエンドミルを使用する際の参考にしてください。参考記事フライス加工については、以下の記事で解説していますので、ご参照ください。⇒フライス加工について専門家が解説!加工の種類・加工機の種類がこの1記事でわかります!ボールエンドミルの特徴エンドミルは、先端の形状の違いによっていくつかの種類に分けられますが、以下のものが代表的です。代表的なエンドミル●スクエアエンドミル…先端の形状が平坦なエンドミル。主に水平面や垂直面の加工に使用される。●ボールエンドミル…先端の形状が球状のエンドミル。主に曲面の加工に使用される。●ラジアスエンドミル…先端の形状が平坦であるものの、先端と側面の間のコーナーがR形状になっているエンドミル主に平面加工やR加工(凹の底の角部に丸みを残した加工)に使用される。ここでは、特にボールエンドミルを取り上げ、他のエンドミルと比較した際の特徴を説明します。曲面の加工に適しているボールエンドミルは、他のエンドミルに比べて曲面加工に適した工具です。例えば、凹球形状の加工は、ラジアスエンドミルでも可能ですが、5軸加工機などでエンドミルを傾け、エンドミルのコーナー部を当てて切削するなどの工夫が必要となります。しかし、ボールエンドミルであれば、その球の曲率半径よりも工具の半径が小さくなくてはなりませんが、3軸加工機でも問題なく凹球形状の成形が可能です。幅広い形状の加工が可能引用元:株式会社MOLDINO曲面の加工に適したボールエンドミルですが、平面の加工ができないわけではありません。工具経路を塗り潰すように取ることで平面の成形が可能です。ただし、上図のようなカスプ(尖った凹凸形状)が残り、面粗度に影響します。この面粗度を良好にするには、工具経路の重ね合わせを多くとる必要があります。平面部分の成形もボールエンドミルで行うことで、工具交換時間の短縮に繋がります。しかし、切削時間が長くなると共に、面粗度の悪化も招きますので、これらを考慮した工具選びが必要です。凹の底の角部に対するR無し加工ができないラジアスエンドミルにも共通しますが、ボールエンドミルで凹形状を加工する場合、工具のコーナーの丸みを反映して、凹の底の角や側面の隅が円弧状になります。底の円弧は、スクエアエンドミルで除去することができますが、下図の左のような凹形状の場合は、どのエンドミルを使用しても、下図の中央のように側面の隅に丸みが残ってしまいます。しかし、このような凹部にシャープな角を持った部品をはめ込むため、円弧を除去する必要があるケースもあります。その場合には、本来の壁面からさらに外側に抉るニガシ形状を設け(側面の隅のニガシは下図の右参照)、角に丸みがあることの不備を回避することがあります。引用元:アイティメディア株式会社切削速度が切削点によって異なる引用元:三菱マテリアル株式会社ボールエンドミルでは、工具の先に向かうほど切削速度が小さくなり、先端ではゼロになります。切削速度は、切削点(工具の材料との接触部)における刃物の動く速度です。その速度は、以下の式で表されるため、工具径が大きい切削点ほど小さくなり、工具径がゼロになる切削点では切削速度もゼロとなります。引用元:ユニオンツール株式会社VC:切削速度n:回転速度D:工具径もちろん、他の種類のエンドミルも中心の切削速度はゼロとなりますが、先端の工具径がゼロというわけではありませんので、ドリルのように加工面に垂直に送って加工を行わない限り、特に問題は生じません、しかし、ボールエンドミルでは、工具の先に向かうほど工具径が小さくなるため、切削点に注意しながら加工を行わないと、切削速度が足りないことによる問題が生じることがあります。加工面の品質がバラツキやすいボールエンドミルを使用する場合、切削点に注意しながら加工を行わないと、加工面の品質がバラツキやすくなります。切削加工においては、切削速度が大きいほど生じる切りくずが薄くなるため、切削抵抗が軽減されて加工面の品質が向上します。従って、切削点によって切削速度が異なるボールエンドミルでは、工具のどこを接触させて切削するかにより、加工面の品質が変わります。特に、曲面を加工する場合などでは、曲面との接触角度によって工具の接触位置が変化するため、 加工面の品質にバラツキが発生しやすくなります。このバラツキを抑える方法として、切削点が先端に集中し過ぎないように工具経路を工夫したり送り速度を小さくしたりする方法があります。また、5軸加工機などの使用が可能な場合は、ボールエンドミルに傾斜を付け、工具の一定の位置を接触させて切削することも有効です。この場合、推奨される切削点の位置は、例えば、下図で「有効加工切れ刃部」とされている部位です。引用元:社団法人精密工学会北海道支部刃こぼれが生じやすいボールエンドミルは、刃こぼれが生じやすいという特徴があります。上述したように、ボールエンドミルでは、その工具径が先端付近で大きく変わるため、切削点による切削速度の変動が大きく、工具にかかる切削抵抗も位置によって変化します。そのため、切削抵抗が大きい先端に切削点を集中させると、刃こぼれが発生しやすくなっています。切りくずの排出性が悪いエンドミルによる加工では、切りくずは、刃と刃の間のチップポケットと呼ばれる隙間を通って排出されます。その点、ボールエンドミルでは、先端に向かうほど工具自体が細くなっているため、先端付近のチップポケットが小さく、切りくずの排出性が良くありません。それにより、刃が切りくずをかみ込んで加工面の品質を悪化させたり、切りくずが詰まって刃の損傷の原因となることがあります。ボールエンドミルの使い方ボールエンドミルは、他のエンドミル同様、以下のような形状の加工も行うことができる万能性の高いエンドミルです。ポールエンドミルで可能な加工●平面加工…工具経路を塗り潰すように取ることで平面を成形。●側面加工…エンドミルの側面に備えた刃を当て、材料の側面を切削。●段差加工…エンドミルの先端と側面の刃で、段差を成形。●溝加工…溝を成形。主にエンドミルの側面を当てて切削。(下図左)●ポケット加工…凹を成形。ドリルで下穴を空け、穴を広げていく形で切削。(下図中央)●ヘリカル加工…円状の凹を成形。エンドミルをらせん状に動かして穴を広げていく。(下図右)引用元: 株式会社モノトしかし、やはりボールエンドミルに適しているのは、曲面加工です。ここでは、曲面加工を行う場合のボールエンドミルの使い方について説明します。曲面加工におけるボールエンドミルの使い方引用元:三菱マテリアル株式会社ボールエンドミルを使用した曲面の加工方法には、走査線加工や等高線加工などがあります。走査線加工は、上図の左にあるように、エンドミルを一定方向に動かしながら目的の形状に沿って上下させて加工する方法です。引き上げ加工と押し下げ加工を繰り返すことで加工を進めますが、押し下げ加工時に切削速度の遅い工具の先端中心付近で切削するため、工具の損傷が生じやすいという欠点があります(下図参照)。引用元:三菱マテリアル株式会社一方、等高線加工は、見出し下の右図にあるように、エンドミルを水平面内で目的の形状に沿って動かして加工。これを、順次高さを変えながら行っていく方法です。切削点を工具の一定位置に保持しやすく、切削速度が遅く刃が損傷しやすい先端付近での切削を回避しやすいという特徴があります。ただし、刃の一定の位置を酷使することになるため、その部分の摩耗の進行が早くなります。それぞれの方法に短所がありますが、工具の損傷に繋がらない等高線加工を選択することが妥当です。なお、5軸加工機などでエンドミルを傾斜させることができる場合、双方の方法における短所を補う事が可能です。しかし、切削する曲面の角度に合わせて順次傾斜角も変化させる必要があり、プログラムが複雑化します。そのため、関連した技術や経験が必要となると共に、工数が増加してしまうことがあります。ボールエンドミルを使用する場合の注意点ボールエンドミルで加工を行う場合、平面や曲面に限らず、加工面にカスプ(尖った凹凸形状)が残ります。このカスプの高さが大きいほど、面粗度が悪化するので、良好な加工面を得たい場合は、ピックフィード(下図のae)を小さくする必要があります。しかし、そのためには、工具経路を長く取る必要があるため、加工時間は長くなってしまいます。引用元:株式会社MOLDINOそこで有効なのが、工具の回転数を高めると同時に、工具の送り速度を上げることです。これにより、加工時間の延長を抑えながら、面粗度を向上させることができます。さらに、切削速度が上昇して切削抵抗も小さくなるため、加工面の品質も向上します。また、工具径の小さいボールエンドミルを使用する場合、切削点によっては工具がたわみ、加工精度を悪化させることがあります。曲面を加工する場合、曲面の形状によっては、下図の左のように、軸の垂直方向に大きな力がかかることがあります。この力の大きさによっては、エンドミルがたわみ、形状がたわんだ分だけずれる可能性があります。たわみを防ぐ方法として、上述したボールエンドミルに傾斜を付ける方法があります。5軸加工機などが必要となりますが、切削点を一定の位置とすることにより、軸の垂直方向に生じる力を低減することが可能です(下図の右)。引用元:国立大学法人熊本大学曲面加工に有用なボールエンドミルボールエンドミルの特徴や使い方、使用時の注意点について解説しましたが、いかがでしたでしょうか。ボールエンドミルは、平面や凹凸、曲面など、多様な形状を成形できる多機能万能工具です。特に、複雑な曲面を対象とする場合の有用性が高く、ボールエンドミルでは加工できても、他の形状のエンドミルでは加工できないというケースもあります。また、4軸以上の多軸加工機に取り付けて使用することで、さらなる高い精度や品質、工具寿命の延長が期待できます。ボールエンドミルは、今や金型や航空機部品など、三次元曲面を有する輪郭形状の切削に不可欠な工具となっています。その重要性は、今後も持続すると考えられますので、ぜひこの機会に覚えておいてください。