石膏ブロックの切削条件につきまして

質問

お忙しい中申し訳ありません。
できればアドバイス頂ければと思い投稿させて頂きました。

特殊な石膏ブロック(パールボード、樹脂分が多い)を削りCFRPの型を削りたいと思っております。
かなり柔らかく、爪を立てると少し跡が残る位です。
今まで金属問わずマシニングセンターの作業は一切経験が無く、手探り状態であります。
機械はワーク範囲の広い(1000×2000×1000)門型の古いマシニングセンターでどちらかというと木工機の木工NCルーターに近いマシンです。
独学の状態ですので、Gコード等も本などで学び、簡単なプログラムを作っては事故等起きないように刃物を付けずに、材料も載せずに間違いがないか起動して確認する練習をくりかえしてきました。
近くに良い師匠も無く、ネットワークも無い状態です。

先日は発砲なども削ってみましたがそろそろ実際の石膏を切削してみようと思います(発砲では無理なパスでも削れてしまうので)

本やネットの情報などで切削速度(V)や主軸回転数(S)送り(F)など一通りの知識は確認してみましたが、このマシンを中古で譲って頂いた方は木型屋さんで
、例として荒取りで20パイのボールエンドミル(3D形状が多いから)で主軸3000～4000回転で送り2000ｍｍ位、Zの切り込みは5ｍｍ位、横方向は刃物の径の半分の10ｍｍ位から様子を見て切削条件を変えてみれば？とアドバイス頂いたのですが、
本や工具メーカーなどの資料などにある切削速度の例などには、樹脂や石膏などは無いのですが、例えばアルミなどと比べても、アドバイス頂いた切削条件は極端に回転は速く送りも速いのですが、皆様はどう思われますか？

もちろん金属と石膏を比べるのは無理がありますし、機械によって条件は違うと思いますが、資料によっては主軸800回転、送り500ｍｍなど、あまりに色々な情報があり、どの位の値からスタートして良いのかわかりません。

木工のNCルーターなどは金属加工のマシニングセンターと比べて大きく違う物なのでしょうか？

回答No.2

noname#230359 · ベストアンサー

機械の仕様
・主軸サイズ
・最高回転速度
・主軸モータの最大出力
が不明なので何とも言えませんが、軟質材ということで、
主軸回転速度4,000min-1、送り速度2,000mm/min(0.25mm/刃)
の切削条件は悪くないと思います
ちょっと送りが速いかもしれないので、最初の目標は1,600mm/min
(0.2mm/刃)とした方が無難でしょう
(2枚刃ボールエンドミルと仮定しています)

そして、何が起きるかわからないので、先ずは
主軸4,000min-1，送り1,000mm/min，切込み深さ5mm，切削幅2mm
で試削りをしては如何でしょうか

OKであれば、
?送りを1,200mm/min→1,600mm/minと段階的に上げる
?切削幅を5mmm→10mmと段階的に増やす
としてみてください

機械に主軸ロードメータがついていれば、100%まで上がらないように注意
しながら、切削条件を上げてゆきます
また、異常振動や高周波音が生じないこともチェックポイントです

独学ということで、危険・異常予知など分からないと思いますので、せめて
最初に試削りする時だけでも、木型屋さんに立ち会ってもらうことを、強く
お奨めします

>>木工機の木工NCルーターに近いマシン

集塵機は付いていますか？
樹脂分の多い石膏...どのような削り屑がでるか分かりませんが、
粉塵上になるのであれば、保護メガネやマスクなどの防塵対策を
忘れずに！

あと、思い直したのですが、最初の最初だけは
2,000min-1，500mm/min，深さ5mm，幅2mm
ぐらいでの様子見を再提案します
(問題なければ、あとは上記回答の手順で切削条件を上げる）

詳細なレスを拝読いたしました

BT40/2.2kW　は想定以上に低いスペックですね
深堀はありますか？
工具の突き出しを必要以上に長くするとびびりが発生するリスクが高く
なるので、注意して下さい

主軸の出力が小さいので、深さ方向の切込みは小さくして、幅方向の切込み
を大きくするか、送りを上げるような加工方法が良さそうです

回答(3)さんご記載の
>>最大1mm以下程度
>>F=1刃あたり1mmでも削れるので粗さを見てください　0.2ぐらい
が良さそうです
ただし、回転速度は、出力2.2KWを考えると、あまり高回転速度にすると
空転だけでモータの出力を消費してしまう恐れもあります
取りあえず、2,000min-1から様子をみて、あとは問題の無さそうな範疇で
上げていくことをお勧めします
また、工具の突き出しによっても、回転速度は適宜調節して下さい

また、この被削材を加工した経験はないのですが、回答(3)さんのご記載
により、ボールエンドミルとフラットエンドミルで加工条件は略同等に
考えて良いと思います

蛇足ですが．．．

>>一般的なアルミ50ｍ～100ｍ/min

航空機の機体に使用されている高強度アルミ合金(超々ジュラルミンA7075)
は、高速高出力マシン＋超硬切削工具において切削速度1,000～5,000m/min
で日常的に加工しています

例）https://www.youtube.com/watch?v=aKZTawM5y9k

お礼

ご丁寧なご回答頂き、とても感謝致します。

ウチの機械は主軸がBT40の2.2ｋｗのタイプで、Zのストロークが1000ｍｍ程もありますので倒れ剛性も弱いのでツールチェンジャーはありますが、一般的なマシニングセンターというより、モデリングマシンに近い仕様でしょうか。主軸は12000まで回ります。

金属加工においての条件の情報はネットなどでも豊富にあり、情報を集め、それに安全マージンを十分にとって作業しようと思っていたのですが、金属加工などを例に取ると、機械を譲って頂いた木型屋さんの20パイで主軸3000回転は切削速度が200m/min近くなるので一般的なアルミ50ｍ～100ｍ/minの倍近い速度なのでちょっと怒涛してしまったのです。
非金属の柔らかい素材とはかなり違う物なのですね。
一刃あたりの送りも0.25mm～0.2mmも軟質材の切削では異常な値ではないとの事で安心いたしました。
集塵機は装備しておらず、テスト切削の切子の結果をみてどのような物を購入するか検討しようと思っておりました。アドバイス頂いた通り、保護メガネ、マスクなどで安全には十分注意したいと思います。

2刃のボールエンドミルと２刃のフラットエンドミルでかなり切削条件は変わりますか？小さい平板の上をフラットエンドミルで切削するパスを作ってテスト切削しようかと思っておりました。

20パイのフラットエンドミル(2刃)
回転は最初教えて頂いた通りS　2000　　F1500　深さ5ｍｍ　幅2ｍｍ
でテストしようかと思います。
そしてその後　S　3000　・・・S4000

F1600～2000

と徐々に様子をみてい行こうかと思います。
具体的な数値で相談に乗っていただきとても感謝いたします。

色々な事に注意し切削してみます。本当にありがとうございます

回答No.5

noname#230359

回答（4）は経験も無い素人のホラです。

回答No.4

noname#230359

樹脂材料の加工は、どんな種類を経験していますか？

切削速度を非常に落とし加工してみるが、最初にＴＲＹする内容です。

後は何とかなるし、切削熱での材料劣化はあるが、切削速度を落とすと殆ど解決。

切削油を無闇に使用すると、耐油性等々の確認も必要なので最後の手段とする。

回答（５）のiwanaiこと岩魚内は、ポイント稼ぎ用中身無し、他人批判記載。

お礼

ご回答ありがとうございます。

素人ですので傾向を教えて頂けるのでありがたいです。
材料ににもよるのでとにかく様子を見ながら経験をつんでいくしかないですね
ありがとうございます

回答No.3

noname#230359

とりあえず
石膏は乾燥させておくこと

石膏はもろいので
>>Zの切り込みは5ｍｍ位、かけるかけてしまいます

最大1mm以下程度

S＝回せるだけ回せる
F=1刃あたり1mmでも削れるので粗さを見てください　0.2ぐらい

粉塵がすごいので
エアーブローすると大変なことになるので
掃除機で吸う

http://www.nicovideo.jp/watch/sm19799298
ニコ動なんで登録が必要

日本語へん
>>Zの切り込みは5ｍｍ位、
そんなにかけるとかけてしまいます

動画では骨折してます

>>掃除機で吸う

掃除機はダイソンタイプじゃないと
目詰まりして吸わなくなるので

みんな自作してる
私のやってた頃はまだ
サイクロン式がまだ普及してなかった

お礼

アドバイスありがとうございます。

なるほど！F　1刃　1ｍｍほどでも削れてしまうのですね。
逆にどんなに変な条件でも割と削れてしまうので無理をすると割れてしまうのですね
仰るとおり切削面を確認して荒さを見て徐々に調整していく必要がありそうですね。
とりあえず私のような素人はZの切り込みもそこまで多くしてはダメのようですね。　少しに抑えて調整していこうと思います。

回答No.1

noname#230359

金属は切削力が大きく機械の剛性が必要で、マシニングセンターが望ましい。
石膏ブロックは木材用のルーターの方が適してる材質と思います。
また切削油剤を使う湿式と乾式との構造差もあります。

工具は普通は超硬。回転と送り速度は機械の限度まで上げても工具は耐えるはず。
高価であるがダイヤがさらに適する工具と思われる。

金属でも鉄は回転と送りの限度が被ってきます。アルミはやや少ない方。

数値に拘らずやってみればよいのです。

金属切削屋は、銅、真鍮、（アルミ）を"色物"と称し、樹脂、木、石膏などは"ゲテモノ"と蔑称する向きが居ります。私の職場の古い職人肌の人かがそうであった。

外注加工屋もその傾向。金属切削用の高精度機械で削るのには問題ありはするが、根拠なき敬遠も。
ところが仕事量が予想外に増え、引受けた所の他を探せど手を上げる所無く、単価は言うがまま、新設機械を何台か差し上げる程に儲けさせ。。。

ガラス土石などが混ざる材料は超硬工具でも摩耗が意外に早い（木材でも同じ）

エンドミルともいうが、玄い名称はルータービット。

　　http://www.kimura-knife.co.jp/woodcraftknife.htm

負荷が軽いので把握部のシャンク径は工具径より細いものあり。
あまり精度を追求しなくそれなりの作りなので、適当なものがなければ類似材のグラファイト用工具。

　　http://www.t-yamakatsu.co.jp/_userdata/special/os/os_dia_gf_ebdr.pdf
　　ダイヤモンドコーティング有り無し

他にはないロングサイズ対応あり。

　　CFRPの型
面粗さをどこまで要求するかがキモな点。ルーターは主軸が甘いであろうしテーブル駆動も精度に対応できるか問題。
途中まで削って仕上げはペーパ―磨きでしょうか？

グラファイト加工とはまさに金型用で逆形状の放電加工電極を削るので形態はよく似てます。機械は専用マシニングセンタ。

お礼

ご回答ありがとうございます。

当方の機械は切削剤は使わずドライ切削のタイプとなります。

石膏なので刃物はHSSで十分かと思っておりましたが、
超硬が普通なのですね。そしてダイアですか？今まで柔らかい素材なので
意識していませんでしたが、勉強してみようと思います。
ありがとうございました。

アドバイスありがとうございます。

おそらく金属加工を追求されている方には軟質材の切削などは笑ってしまうほど低レベルな切削なのかもしれませんね。
私のような初心者はどこか数値的な物にとらわれている所がたしかにあると思います。何も分からないので怖くて数値に頼ってしまうのですね。。
少しずつでも慎重に作業を重ね経験を重ねて覚えていかなくてはいけませんね。
何よりマシニングセンターは間違った使い方をすると事故に直結し、もし機械を壊してしまったら私のような個人経営者は修理代もすぐに払えないと思うので動かすのには少し勇気が必要ですね。
エンドミルではなくルータービット。有益な情報をどうもありがとうございます。