金型・部品加工業専門コンサルティング

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金型の3次元加工で、小径ボールエンドミルが折れまくるのですがどうしたら良いですか?

FAQ

金型の3次元加工で、小径ボールエンドミルが折れまくるのですがどうしたら良いですか?

金型加工コンサルティングにおける先端が異常磨耗した小径ボールエンドミル_1

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「金型の3次元加工で、小径ボールエンドミルが折れまくるのですがどうしたら良いですか?」

プラスチックの射出成形金型を作っている金型メーカーさんから、このような相談を受けました。

 

さっそく、当事務所の3種の神器のひとつ、デジタル顕微鏡で確認させていただいたところ、次のような症状が見受けられました。

金型加工コンサルティングにおける先端が異常磨耗した小径ボールエンドミル_2

 

工具は、φ3超硬ボールエンドミルで、みごとに先端刃先が無くなってしまっています。

 

詳しく、磨耗した状態をみていくと、一定の円動作によって、先端刃先が異常磨耗したように見えます。

したがって、これは、狭小の凹形状部へ入り込む際の、アプローチ軌跡の最中に、このような異常磨耗したと考えられます。

 

通常、3次元CAMの設定の中には、凹形状のアプローチ動作において、工具が直径の何パーセントか横方向に動けないと、Zアプローチ動作をキャンセルする安全プログラムが働くようになっていると思います。

言い換えると、その部位は、取れ残りが発生してしまうということになるのですが。

 

そういった機能が働いている場合は、CAMデータ作成後の切削シュミレーションしたメッシュモデルと、元々の切削する金型モデルとの比較検証を行い、取れ残りが発生していないかどうか、確認する作業が必要です。

 

したがいまして、射出成形金型やダイカスト金型の凹形状などに存在する、狭小凹形状部位の、3次元データによる切削加工においては、次のような作業のいずれかが必要になると思います。

  • ほぼ直行で、真下に切削するようなZアプローチ動作を、CAMオペレーターが目視で発見し、ダミー面もしくはZ位置指定などで強制的に入らないようにするか、事前にドリル等で下穴をあける。
  • CAMの機能を活用し、例えば、工具直径の80%以上、水平方向に動けないような狭小凹形状部位は、パスが入らないようにするなどの設定をする。ただし、取れ残りが発生しないよう、モデル確認する。

 

ところで、本件のボールエンドミルの側面には、次のような境界磨耗(ノッチ磨耗)も発生していました。

金型加工コンサルティングにおける側面が異常磨耗した小径ボールエンドミル

 

これは、おそらく、

ほとんど先端の切削が行われない中で、Zアプローチした工具が、側面方向に切削を開始する際、本来除去されていなければならない部位に、多く肉が残っていたため、刃先の局所的な部位に負荷がかかり、そこが欠損してしまったと思われます(そういった意味では、境界磨耗ではありませんが)。

 

今回の件で重要なポイントは、①先端の異常磨耗しているところ、②側面の欠損しているところ、その2箇所以外は、全く損傷していないところです。

 

したがって、その対策として、強度の高い工具を探して使う、といった対策は、そもそもの原因とは異なるということになります。

このとき、こちらの企業では、高硬度用のボールエンドミルに変えて対応したそうですが、その後の結果がこちら。

金型加工コンサルティングにおける高硬度用ボールエンドミルの先端の異常磨耗

 

こちらも、先端刃先がボロボロになってしまっています。

これは、Zアプローチ動作の問題について、特に軌跡を変更することなく、工具種類だけを変更した結果です。

 

つまり、工具材種やコーティング材種の問題ではなかったのです。

 

特に、高硬度用エンドミルは、ネガ刃にすることによって、刃先欠損を防ぐ形状になっており、切れ味はむしろ低下します。

それに合わせて、ポジ刃よりも低い切削速度で使うような刃先形状になっていますので、今回の被削材であるS55Cで使っていた、元々の超硬ボールエンドミルの回転と送り条件を使用すると、むしろ過酷な条件であったかもしれません。

 

このように、問題があった刃先の状態は、いろいろなことを教えてくれます。

しっかりと原因を見極めるこうが重要で、それがわかれば、それにあった対策を考えていきましょう。

 

初回診断は、無料で行っています。ぜひお気軽にお試しください。

 

金型・部品加工業専門コンサルティング

技術コンサルタントshoei

代表コンサルタント:村上 英樹

 

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