バイトの芯高と面粗度の関係は？

質問

例えば　軸物の端面を倣いバイトで旋削しようとする場合、バイトの芯高がワーク中心にあるときと　０．５ミリくらい下にあるときでは　同じ切削条件で加工したとき　理論的に面粗度に違いは発生するものでしょうか？　現在ＣＢＮチップで量産加工しているのですが　ＣＢＮチップは高価なために　すくい面研摩して磨耗を除去して数回リユースしていますが　品質（面粗度）が安定せず困っています。　このコーナーで質問をして紹介されたサーメットを試してみましたが、加工面が白くなって　面粗度も６ｓ程度が限界みたいでした。目標は３．２Ｓ以下で旋削することです。ちなみに　初回は総じて　３．２Ｓが確保できています。

回答No.6

noname#230359

>>加工面が白くなって

熱処理前生材ワーク／切削速度200m/minでサーメットを使用
した場合、焼けよりも、送り速度0.05mm/minが気になります。
（遅いような感あり）
また、クランクシャフトワークのアンバランス振動の影響
が無ければ、250m/minまでupさせることも一案かもしれま
せん。

蛇足
>私のように無駄な改行しなくてもいいけど
所謂「確信犯」！？
（自らの行為を正しいと信じてなされる犯罪...犯罪ぢゃ無いか）

＞＞送り速度の回転あたり０．０５ｍｍについては　どうでしょうか？

送りが遅すぎると擦ったりするので、先ずは0.1mm/revで試すことを
お勧めします。

お礼

ありがとうございます。
この次の加工ロットでメーカーがサンプルでもってきた現在使っているチップサイズより一回り小さいサイズ（１１０３０４）でサーメットを準備してくれることになっています。切削条件に対するアドバイスにつきましては　このチップを使ったテスト加工で試してみたいと思います。

ところで　送り速度の回転あたり０．０５ｍｍについては　どうでしょうか？

回答ありがとうございます。

周速については、アドバイスを真摯に受け止めて　メーカーに推奨条件を確認しました。ワークとして　現在２種類の材質（Ｓ４０Ｃ／Ｓ４８Ｃ）がありますが、Ｓ４０Ｃの場合、３００ｍ／ｍｉｎまで上げて加工できるとなっていました。

そこで、Φ５５→Φ５０くらいまでの端面加工で　これまで１３００ｒｐｍで加工していたものを　１７００ｒｐｍに変更してみました。送りは　０．０８ｍｍ／ｒｅｖで最初加工しました。　すると白っぽかった加工面が金属光沢に変化し　面粗度も　４．１Ｓまでに改善されました。

そこで次に　回転数は１７００ｒｐｍのままで　送りを元の０．０５ｍｍ／ｒｅｖに戻して加工してみましたら　結果は　２．４Ｓまで改善されました。

ここまでが　昨日の量産加工をとめて行ったテストで確認のできたことです。来週から　又　この加工が必要な機種の量産が始まりますので　この切削条件で数確を実施する予定でおります。　時間の制限されたテスト加工の中だけの結果ですから　すべてこれでうまくいくとは思っておりませんが、明らかに一歩前進したという感じがしております。　結果がでれば　ここに結果を報告するつもりでおります。　何か他にもアドバイス頂けることがありましたら、よろしくお願い致します。

回答No.5

noname#230359

絵を描くのがいやなのでスルーしていたが

芯高いにすると
バイト先端にかかる力は

バイト　　←
　　　　　　↓

に　分解される
圧縮

芯低いと
倍先端にかかる力は

バイト　　　　→
　　　　　　↓

になる
引っ張り

この場合圧縮のほうが　剛性はある
引っ張りは　＝　ビビリやすい

>>ＣＢＮチップは高価なために　すくい面研摩して磨耗を除去して数回リユースしていますが

はじめから高めに設定しておけばいいのでは？

>>加工面が白くなって
加工面を見てないが
焼けてる場合は条件見直し

とりあえず、私のように無駄な改行しなくてもいいけど
改行覚えましょう

お礼

ありがとうございます。芯高が低くなると　ビビリやすくなるという指摘をしっかりと受け止めて次の対策を進めていこうと思います。

又　文章の書き方が　悪くて読みづらくなっていることに気づかず　たいへん失礼しました。今後は是非気をつけたいと思います。
ありがとうございした。

回答No.4

noname#230359

前回のご質問にも回答させていただきました。

・端面加工において心下がりによる幾何学的な理論面粗さの影響は少ない
　と考えます。
・しかし、0.1mm以上も心が下がってくると、切削抵抗の増大によるビビリ
　やチッピングの発生が心配となります。cBNとはBNの粒子を結合材により
　超高圧下で固めたものですが、すくい面を研磨してエッジを立てた状態
　で切削抵抗が増加すると、BN粒子が脱落して加工面粗さの劣化を招く可
　能性が考えられます。
・前回のご質問時にも回答いたしましたが、微小ホーニングのコーテッド
　超硬インサートをあらためて提案いたします。他の回答者さんがご提案
　されたアルミ用のインサートも一案ですが、エッジが立っているので、
　初期チッピングが心配です。
・それと、クランクシャフトワークのアンバランスによる回転時の振動
　影響は如何でしょうか。
・工作機械メーカのＮ社さんは、CNC旋盤専業（に近い）メーカであり、
　豊富なご経験がありますので、そちらにもご相談してみることも一案
　です。

お礼

何度もありがとうございます。

私としても　以前よりＣＢＮ加工することに疑問をもっており　【ＺＡＵＭＡＫＵ】さんのアドバイスの微小ホーニングの超硬チップや　他の皆さんから提案していただいている　サーメットなどに切り替えて　試していきたいと思っています。

そもそもＣＢＮを使うと言うことで　チッピングの問題や　高価な故にすくい面研摩してリユースすることで芯高の問題に直面しているのですから　第一の質問の際で　目標としている他材質での最適を見つけていく努力を続けたいと思います。

回答No.3

noname#230359

微妙に刃先とワークの接触角が変わるが
どの程度影響があるかは刃先形状によっても違うと思う。

ＣＢＮを使うのは焼入れ後の加工だから？
硬度はどの程度でしょうか？

経験上機械の剛性が低い場合やバランスの悪い状態だと安定しない
10年以上前に最新の機械で良い結果が出なかった加工があり
ＭＵ社の古い機械だと2倍以上もった事もある。

微細な振動が面粗さに関係してくる

いっその事 積極的に振動させるやり方もある。

3年ほど前にも焼入れ後の内径研削の工程をを旋盤でやりたいとの要望があり
その時は最後の面粗さを安定させる為にバニシングをセッティングしました。

最初は難色を示していた親会社も現物を確認して納得してもらいました。
※HRC60程度はOKです。

これも先端のチップは高価だが安定性は良い。

一度 視点を変えてトライして見れば如何ですか。

回答 1)さんの言っている事も理解しているつもりです。

例に上げた機械は現在の機械とは構造がまるで違う。
32×32のバイトで今の機械とは切削量も桁違い

刃物台の重量には左右される構造でもなかった
当然ながら精度やスピードは今の機械の足元にも及ばないが・・・

切削(研削)加工は振動との戦いみたいなもの。
適正な振動の範疇で加工するのが安定につながる
※昔の職人さんが「この刃物は良い音で削れる」と言っていたのを思い出す。

現実にＯ社の旋盤は内径加工に弱い面がある。
決して機械の剛性が無い訳では無く 外径加工は良く削れる
それもちょっとした事で改善できる

同じ重量の機械ならフラットベットとスラントベットでも投影面積に有利な
フラットベットの方が剛性は高い。

汎用で使うヘールバイトも剛性がある訳では無い
バイトを撓ます事で切り込みをスムーズにします。

話が横道にそれてしまった・・・・

一昔前のＮＣ旋盤はＸ軸があり溝の構造の物がありました
刃物台が汎用とは逆なので重切削は当然逆転で削る事となる。
現在の機械は刃物台の持ち上がりに対しても構造的に心配はほとんど無い
しかし場合によっては効果がある可能性も否定出来ないと思う。
僅かにバランスが違うだけで良い結果が得られるかも？

参考URL：

http://www.tagaele.com/industrial/index.html http://www.sugino.com/products/db/yotoprod_b.asp?seq_no=275 http://www.yama

お礼

貴重なアドバイスありがとうございます。実は、この質問を投稿する前に　別の観点で質問をさせていただきました。加工の内容は　クランクシャフトのスラスト基準面を最終的にＲｚ２．０以下で仕上げる為に　旋盤工程で３．２ｓ以内目標で加工し、軸研摩～熱処理～アンバランス修正後の最後に　ラップ砥石で仕上げを行うという加工法案で　他の製作所から移管されてきました。この旋盤での加工にＣＢＮが使われていたということで　この部位の面粗度に関するマンネリ品質不具合となったいました。旋盤加工としてはＳ４８Ｃの生材であり　何故ＣＢＮが使われているのかの経緯は明確になりません。したがってＣＢＮを工程せずに　零からの見直しとしてこれに変わるチップはないか？という質問をさせていただきました。回答の中に想定していたサーメットがありましたから　同じメーカーで同じ形状のチップをサンプルでもらい同じ切削条件（２００ｍ／ｍｉｎ、０．０５ｍｍ／ｒｅｖ）の下で加工したら　加工面が白っぽくなった感じに変化し、面粗度も６Ｓを超えるものでした。ここで　ＣＢＮならいい状態のときもあるというところに戻って　考えているうちに　ＣＢＮ層を研摩していると　芯高が変化するが　これが影響しているのでは？と疑問を持ち始めたわけです。まず、始めに理論ありきということで　ここに集まられる経験豊富な皆様のご意見を聞かせていただきたくて　この２つ目の質問をさせて頂いたというわけです。バニッシングも検討の中には含めて進めていますが、この後に熱処理をして変化がないか？　又軸中心に対する直角度が重要だが　問題ないか？など不安なところもあり　量産工場としてすぐに大きな変更に踏みけれない悩みもあります。旋盤はＮ社のＷＴ２５０です。又　お気づきの点がありましたら　ご指導ください。

回答No.2

noname#230359

まずご質問の芯高に関してですが、端面加工で中心まで加工する場合には
きちんと芯高をあわせないとチップが欠けるか、ヘソが残るかしますが
そういう点には言及されていないので中心までは加工されないわけですね？

加工径がそこそこ大きければ、芯高の影響はさほどありません。
中心に近づくにつれ影響が出てきますが、２番が当たらなければ
スクイ角が若干変わってくるくらいでしょう。
再研による芯高の変化は低くなる方だけなので、２番が当たる心配は無いですし
芯が低くなる事でスクイ角がよりネガになっても、CBNの適正領域である
高速切削では面粗度に対してはそれほど不利にはなりません。
一方低速域での加工ではスクイ角が強いネガですとムシれる傾向にあります。

問題の品質のバラツキですが、これは恐らく再研時の刃先のエッジ処理が不十分か、
あるいはマイクロクラックを生じているように思います。
おそらくマイクロスコープで観察するのは難しいでしょう。
もっと微細な規模でもCBNチップの寿命には影響が大きいようです。

CBNチップは非常に硬いですが、反面脆いので、適切なエッジ処理を行わないと寿命が安定しません。
砥石や研削条件の管理も勿論ですが、再研後のホーニングを見直す必要があるかと思います。

例えばCBNエンドミルを製造されている協和精工さんではファインサーフェスチャンファ
と呼ばれる電解砥粒によるエッジ処理を施しています。
http://www.kyowaseiko.co.jp/jp/fine_surface/fine_surface.html

こういったデリケートさがCBN工具の難しい所。

参考URL：

http://www.kyowaseiko.co.jp/jp/fine_surface/fine_surface.html

お礼

ありがとうございます。端面の形状ですが　何種類かあるのですが　平均的には　Φ７０から　Φ５０の間になります。隅Ｒ２．４を加工して切り上げます。切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ、　送りは０．０５ｍｍ／ｒｅｖで加工しています。ＣＢＮの刃先のダメージがマイクロスコープ程度ではわからないというところが盲点かもしれません。再研磨は社内で行っていますが　＃１２００の砥石を使っていると聞いています。刃先の処理に関してですが　購入してすぐに　ホーニング面を除去してシャープエッジにしています。ですから基本的にホーニングなしです。　他の回答者様のお礼にも書かせてもらいましたが　サーメットでトライしましたら　むしれたような白い肌で最初　１２ｓ以上でした。これを　今使っているＣＢＮと同じシャープエッジのサーメットに変えたら　目標には達しませんでしたが　６Ｓ程度になりました。（しろっぽいのは同じでしたが・・・）切削条件は変更しないままでテストしました。やはりこの加工にはＣＢＮは向かないのかもしれませんね。今、チップメーカーのＳ社さんと話しをして　１回り小さなチップサイズにすれば　もう少し選択肢があるということで　そのテストの準備をしています。お気づきの点がありましたら　又よろしくお願いいたします。

回答No.1

noname#230359

関係無しと言って良いと思います。

一時点での切削現象として、ワークとすくい角と逃げ角の関係を一定に保つなら、それをどのように回転移動させようが変化しません。
しかし、バイトの芯高さを回転中心の平面に置かないと、切込み送りとの対比および、角度関係が変わってしまう。

バイトは回転方向に位置調整しずらいので上下方向に変える、つまり中心を外すことあるが、あくまで一時しのぎ。
変えることによって、結果が良かったのなら、芯高さを一致させた状態に置き換えて再現出来るはずです。

回答（３）を拡張すれば、昔の主軸剛性が無い機械のビビリ抑えの?逆さバイト?のテクニックに行着きます。

バイトを下向きに付け逆回転して押下げ方向の切削力を発生させ安定化させる。
しかし今の機械で、しかも切込みが小さいはずのＣＢＮでは効果あるとは思えないですね。

お礼

量産工場なので　すくい面研摩による芯高の変化をシムのようなものを差し込んで調整をするというようなちょっと手間取る作業を肯定するわけにはいかないので　まず、理論的な観点からのアドバイスを求めようとしました。　もしも理論的にも明らかに面粗度が変化してしまうようなやり方になっているのなら　そこをすぐに改めなければと感じていました。再研磨によるチッピングなどをまっさきに疑ったのですが　マイクロスコープのレベルでは異常は見つかりませんでした。面粗度が安定しないことは事実なので、どこに原因があるのかを思案していたときに　芯高が変化してることが影響していないか？と思いついたわけです。　最終的には面粗度の良くなかったもののチップの厚みを調べ　芯高を合わせてトライしてみるしかないとは思っております。　

ありがとうございます。そもそも私自身があまり旋盤などをあまり使った経験がなく、皆様から寄せられる貴重なアドバイスに対して自分の経験と照らし合わせて　会話できないので恥ずかしいくらいです。現在この加工を行っているのは　Ｎ社のＷＴ２５０という機種です。私としては　このＣＢＮを使用していて　いい状態の時もあるという点で　刃物について　理論的なところからスタートするのがいいと考えていたわけです。又　お気づきの点がありましたらご指導願います。