SUS304の階段加工 工具の選定等に困っていま…

質問

SUS304の階段加工　工具の選定等に困っています。

初めて質問させていただきます。（長文です）

SUS304の板に階段加工をしたいのですが、
加工数量が多く、加工時間とコスト（インサートなどの消耗品）
のことを考え、使用工具の選定に悩んでおります。

☆ワーク☆
・材質　SUS304
・巾1200×長さ1200×板厚50
・板の中心に800角の窓穴がレーザー加工により開いております。
　（窓穴には5mmほど取りしろがあるので、実際には790角です）
・枚数　50枚

☆使用機械☆
・門型マシニングセンタ　BT50

☆加工内容☆
・窓穴を軸方向(Ｚ方向)5mm、径方向5mmの階段形状にする。
・仮に、板の上面を基準とし『Z0』にしますと、
　　※Z-50からZ-45までの窓穴は800角
　　※Z-45からZ-40までの窓穴は810角
　　※Z-40からZ-35までの窓穴は820角
　　　　　　　　・
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　　※Z-10からZ-5までの窓穴は890角
　　※最後のZ-5からZ0までの窓穴は900角
　になります。
・窓穴の４コーナーはＲ25です。(ですのでφ50以下の工具で加工を希望)
・窓穴の壁面・底面の面租は気にしません。
（ﾗﾌｨﾝｸﾞｴﾝﾄﾞﾐﾙの面租でも構いません）
・階段形状の壁面と底面をつなぐ、コーナーRはR3.5以下です。
・面取りバリ取りはしません。

☆段取り☆
・板の外側から締め板で締めまくります。
　切削負荷により、板が動いてしまう可能性があれば、
　板の外周数箇所にストッパーをつけます。

☆今の私の知識と経験での加工方法☆
・使用工具
　■φ40のラフィングエンドミル(三菱のバイオレットコート)

・加工方法
　?軸方向１回で800角をつくる。(Z-50)
　?同じく軸方向１回で810角をつくる。(Z-45)
?同じく軸方向１回で820角をつくる。(Z-40)
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　　　　　　　　・
　?同じく軸方向１回で890角をつくる。(Z-10)
　?同じく軸方向１回で900角をつくる。(Z-5)

　終了

　※窓穴の４コーナーの場所で相当な負荷がかかりますが、
　　そこは考えなくて構いません。

・切削条件
　カタログ通り　S160 F100　程度。
・ウェット(湿式)加工

・私が考えるこの加工での欠点
　■このラフィングエンドミルを３～４本、もしくはそれ以上購入しなければならないのではないか。
　■その理由として、加工枚数が50枚あるのに、例えばエンドミルが磨耗し
　　研磨に出さなければいけなくなった時に研磨に数日かかってしまう為
　　常に数本ストックしなければならない。
　■さらに、普通研磨だとコーティングが取れてしまう。
　（先端だけをカットする方法もあるが・・・）
　■再研再コートに出すと、1～2週間かかってしまう。
　■加工スピードが遅い。仮にF100で窓穴の１辺850mmとすると
　　850mm(辺)×4(辺)=3400mm(1周)
　　3400mm(1周)×10(周)=34000mm
　　34000mm÷100(F)　=　340分　≒　5時間半

・私が考えるこの加工での利点
　■夜中、無人で自動運転が可能。
　■日中であっても、放っておけるので他の作業が可能。

☆いろいろと調べた結果での加工方法☆
・使用工具
　■φ40のインサート式ラフィングエンドミル
　　(日立のアルファラフィングエンドミルAME型)

・加工方法（上記のラフィングエンドミルと同じ）
　?軸方向１回で800角をつくる。(Z-50)
　?同じく軸方向１回で810角をつくる。(Z-45)
?同じく軸方向１回で820角をつくる。(Z-40)
　　　　　　　　・
　　　　　　　　・
　　　　　　　　・
　?同じく軸方向１回で890角をつくる。(Z-10)
　?同じく軸方向１回で900角をつくる。(Z-5)

　終了

　　※窓穴の４コーナーの場所で相当な負荷がかかりますが、
　　　そこは考えなくて構いません。

・切削条件
　日立の技術センターに問い合わせたところ
　カタログ通り　S716 F458　で問題ないとのこと。
　切削長10m程度はもつのではないかとの回答有。
・ウェット(湿式)加工

・私が考えるこの加工での欠点
　■切削長が本当に10mもったとしても、3周に1回はインサートの交換が
　　必要になる。(インサートの交換時間もバカにならない)
　■インサート購入費用が多額になる。
　■実際にこの工具を使用したことがないので、
　　技術センターの回答と実際加工した時のズレが不安。
　　（例えばインサートが2周分しかもたなかった、送りを70％に落とさなければ安定しないなど）
　■インサートの交換が必要になるため、無人運転は不可。　

・私が考えるこの加工での利点
　■加工スピードが早い。仮にF450で窓穴の１辺850mmとすると
　　850mm(辺)×4(辺)=3400mm(1周)
　　3400mm(1周)×10(周)=34000mm
　　34000mm÷450(F)　=　75分　=　1時間15分
　（先のラフィングエンドミルの約4.5倍のスピード）

以上のようなことが考えられます。

長々と書いてしまいましたが、私の不安をまとめますと

ラフィングエンドミルでは
■とにかく時間がかかる
■研磨する日数の心配
■何本新しく購入するのか。と、その費用。

インサート式ラフィングエンドミルでは
■インサートの「もち」(切削長)の心配
■それにより、インサート購入費用のコスト
■さらに、インサート交換時間
■経験が無いので切削条件の心配

があります。

そこで、お聞きしたいのが、
この他にもっと効率が上がるような
さらに言えば私の不安を払拭できるような
加工工具、加工方法などありましたら是非ご教授いただきたいのです。

また、φ40のインサート式ラフィングエンドミル
(日立のアルファラフィングエンドミルAME型)を
使用している方おりましたら、感想をお聞かせください。

皆様、どうかお知恵を拝借ください。

宜しくお願い致します。

高送りにも興味がありますが、全くの未経験なので踏み込めずにいます。

回答No.3

noname#230359

SUS304は加工硬化するし、水溶性クーラントを掛けると熱衝撃で
切込み境界部分がチッピング、掛けないと溶着の恐れがあり、実を
言うと刃先交換式工具での切削はかなり厄介な印象があります。

ご質問の加工はかなり面倒で、２日間思い悩みましたが、回答させて
頂きます。

基本的には(1)(2)さんが回答されている通り、刃先交換式工具を用いて、
深さ方向の切込みを小さく幅方向の切込みを大きくして加工した方が、
良いと考えます。

質問者さんもご興味の持たれている、高送り式工具を用いることも一案
でしょう。
工具の一例（カタログ）を、参考URLに示します。

例えば、φ40×4枚刃のシャンクタイプ、ステンレス加工用材種（VP30RT）
を用いるとして、
・切削速度vc120m/min→回転速度955min-1
・一刃送りfz1.Omm/tooth→テーブル送り速度3,820mm/min
・深さ切込みap1.25mm×4回
ぐらいの条件となります。

このタイプの工具は、Ｚ方向の切削負荷（背分力）が大きく、また切削幅
もそこそこ大きくないと加工が安定しないので、加工段の最後の方（幅15
以下）は、一刃送りfz0.8mm/tooth，深さ切込み1mm×5回ぐらいに下げた
方が良いかもしれません。
クーラントは用いずにエアブローで加工することをお勧めします。
（加工歪みが心配ですが、クーラントを用いると寿命が低下します）

なお、カタログ１頁右下記載の通り、立壁と底面の隅部は疑似3Rで、底面
に若干の削り残しが生じます。
これが問題になるのであれば、コーナ3Rの刃先交換式エンドミルで仕上げ
を行なうことも一案です。
さらに、この工具で最後の段を□790→□800にすれば、工具は２種類で
済みます。
このエンドミルも色々な選択肢がありますが、個人的には切れ味に優れ
た研磨級タイプを用いた方が工具寿命が良いと考えております。

同様に一例（カタログ）を示します。
φ32×2枚刃、難削材加工用材種（VP15TF）が適しています。
・切削速度vc140m/min→回転速度1,400min-1
・一刃送りfz0.15mm/tooth→テーブル送り速度420mm/min
ぐらいの条件となります。

例に挙げたような工具は、色々な切削工具メーカで入手可能と思います
ので、出入りの工具屋さんにご相談してみてください。

恐らく、φ40の刃先交換式長刃ラフィングエンドミルよりもインサートの
使用量、および工具本体の価格はかなり安価で済むと思います。

TECMILLのカタログを見ましたが良さそうな工具で結果が
楽しみですね。
巻末にステンレスの切削事例が掲載されていましたので
参考になりそうです。
vc100，fz0.3，ap10！，ae40，乾式加工

やはり、刃先交換式工具の場合は、クーラントを用いない方が
ベターです。溶着防止のために、エアブローをお勧めします。

高送り式工具は、鋼や鋳鉄でも威力を発揮しますので、次の機会
に一本買ってお試しあれ。

参考URL：

http://www.mitsubishicarbide.com/mmc/jp/product/catalog/cutter.html http://www.mitsubishicarbide.com/mmc/jp/product/pdf/

お礼

ご回答ありがとうございます。

高送り工具の紹介ありがとうございます。

切り込み深さが少ないにしろ、テーブル送り速度3,820mm/minとは
非常に魅力的ですね。

最初のロットの納期が近かったために
すでにカッターを注文してしまいましたので
今回は試せませんが、いつか高送りを経験したいと思っています。

＞＞φ40の刃先交換式長刃ラフィングエンドミルよりもインサートの
使用量、および工具本体の価格はかなり安価で済むと思います。

費用を計算してみましたが、インサートをどんどん代えたとしても
圧倒的にインサートのほうが安価でした。（エンドミルですと研磨もしなくてはならないし）

細部までのご回答ありがとうございました。

高送りやってみたいな・・・

回答No.2

noname#230359

ＢＴ50　門型 開口部は７５０角
１回の切り込み 5×5mm なら

十分に フルバックカッター(フェイスミル)が使える

もし斜面の階段を ４５度に加工するなら それも選定可能

この程度の深さならラフィングはもったいないと感じる。

カタログをよく見て比べてください。

回答 1)さんと同じく上面から順に広げるのが得策でしょう。

フライス(ＭＣ)の加工をされているなら
１本ぐらいフェイスミルはあるでしょう

コーナー加工時の径の問題もあるが それ用に１本用意するか？

後でエンドミルでコーナーのみ加工する。

参考URL：

http://www.tungaloy.co.jp/ttj/products/cutting/cutting_06.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

＞＞この程度の深さならラフィングはもったいないと感じる。

まさに、おっしゃるとおりです・・・

ですので、軸方向は首下が届くところまでは、
日立ツールのじゅうおうで加工しています。

いろいろな工具メーカーにも聞きまして、
タンガロイのTECMILL（φ４０）というのを注文しました。

深さ5mm程度なら難なく切削できるようです。

あとはチップのもちはどうなのか・・・
というところです。

２４日に届くそうなので
TECMILLの結果はまたご報告させていただきます。

ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

私は普段SUSは削らない鋼が主なのですが、もし仮に私が加工すると考えた場合、私だったらインサート式で加工すると思います。
両方の工具の単価はわかりませんが、Φ40というとソリッドエンドミルでも結構な値段がするのではないでしょうか？
工具寿命がわからない状態なので、この先の事も考えてインサート式を試されてはいかがでしょうか？
一個加工するのに工具が持ちそうも無ければ、二本以上つかって途中でツールチェンジするようにすれば良いのでは・・・
不安を払拭できるような回答ではありませんが、頑張ってください。

すいません、質問を読み返してみたのですが、加工は一回目に一気に50の深さを加工するのですか？
それよりはワーク上面のZ=0の所から広げていった方が良いような・・・
それで工具を複数用意してチャッキングする工具の径にもよりますが、それぞれの突き出しをなるべく短くして、突き出しの短い工具で長い距離を削って、突き出しが長いものは削る距離を短くしたほうが良いのではないでしょうか？
当然短い工具の方が条件も上げれますし・・・

お礼

ご回答ありがとうございます。

この質問後にもいろいろと調べましたが、
やはりインサート式のほうが主流のようですね。

おっしゃる通り、ソリッドエンドミルはかなり高いです・・・。

納期も近かったので、質問投稿しました翌日には
タンガロイのTECMILL（φ４０）というのを注文しました。

２４日に届くそうなので
今は、社内のラフィングエンドミルをかき集めてゴリゴリやっています。

TECMILLの結果はまたご報告させていただきます。

ありがとうございました。