CNC工作機械の普及に伴い、機械製造業界ではねじフライス加工技術がますます利用されています。ねじフライス加工は、CNC工作機械の3軸リンケージであり、ねじフライスカッターを使用して螺旋補間フライス加工を行い、ねじを形成します。カッターは水平面上で円運動を行い、垂直面内でねじピッチを直線的に移動させます。ねじフライス加工には、高い加工効率、高いねじ品質、優れた工具汎用性、優れた加工安全性など、多くの利点があります。現在使用されているねじフライス工具には多くの種類があります。この記事では、アプリケーション特性、工具構造、および加工技術の観点から、いくつかの一般的なねじフライスカッターを分析し、紹介します。
1 普通機械クランプ式ねじ切りフライス
クランプ式ねじフライスカッターは、ねじフライス加工で最も一般的に使用され、低コストの工具です。その構造は通常のクランプ式フライスカッターと似ており、再利用可能なツールホルダーと簡単に交換できるブレードで構成されています。テーパーねじを加工する必要がある場合は、テーパーねじ用の特殊なツールホルダーとブレードを使用することもできます。このブレードには複数のねじ切り歯があります。このツールは、螺旋線に沿って一度に複数のねじ歯を加工できます。たとえば、5つの2mmのねじ切り歯を持つフライスカッターを1つ使用すると、螺旋線に沿ってねじ深さ10mmの5つのねじ歯を加工できます。加工効率をさらに向上させるために、多刃機械クランプねじフライスカッターを使用できます。刃数を増やすことで送り速度を大幅に上げることができますが、円周上に分布する各刃間の半径方向および軸方向の位置誤差がねじ加工精度に影響します。多刃機械クランプねじフライス盤のねじ精度に満足できない場合は、1枚刃のみを取り付けて加工することもできます。機械クランプねじフライス盤を選択する際には、加工するねじの径や深さ、ワーク材質などに応じて、より大きなシャンク径（工具の剛性を高めるため）と適切な刃材質を選択するようにしてください。クランプ式ねじフライス盤のねじ加工深さは、ツールホルダーの有効切込み深さによって決まります。刃長はツールバーの有効切込み深さよりも短いため、加工するねじの深さが刃長よりも長い場合は、重ねて加工する必要があります。
2 通常の一体型ねじ切りフライスカッター
一体型ねじフライスカッターは、ほとんどが超硬合金材料で作られており、コーティングされているものもあります。一体型ねじフライスカッターはコンパクトな構造で、中小径のねじの加工に適しています。テーパーねじを加工するための一体型ねじフライスもあります。この種の工具は剛性が高く、特に螺旋溝付きの一体型ねじフライスカッターは、高硬度材料を加工する際の切削負荷を効果的に軽減し、加工効率を向上させることができます。一体型ねじフライスカッターの刃先はねじ加工歯で覆われており、螺旋線に沿って1週間で全体のねじ加工を完了できます。クランプ式工具のような層状の加工が不要なので、加工効率は高くなりますが、価格は比較的高価です。
3 面取り機能付き一体型ねじ切りフライスカッター
面取り機能付き一体型ねじフライスの構造は、通常の一体型ねじフライスと似ていますが、刃先根元（または先端）に特殊な面取り刃があり、ねじを加工しながらねじ端面の面取りも加工できます。 面取りには3つの方法があります。工具径が十分に大きい場合は、面取り刃を直接使用して面取りを行うことができます。この方法は、内ねじ穴の面取りに限定されます。工具径が小さい場合は、面取り刃を使用して円運動で面取りを加工できます。ただし、刃先根元の面取りを面取りに使用する場合は、工具の刃部とねじ山のクリアランスに注意してください。干渉を避けるためです。加工されたねじ山の深さが工具の有効切削長さより短い場合、工具は面取り機能を実現できません。したがって、工具を選択するときは、有効切削長さとねじ山の深さが一致していることを確認してください。
4 ねじ切りドリルとフライスカッター
ねじ穴あけフライスカッターは超硬合金製で、小径・中径の内ねじ用の高効率加工工具です。ねじ穴あけフライスカッターは、ねじ底穴の穴あけ、穴の面取り、内ねじ加工を一度に完了できるため、使用する工具の数を減らすことができます。しかし、このツールの欠点は、汎用性が低く、価格が比較的高いことです。このツールは、ヘッドのドリル部分、中央のねじフライス部分、および刃先根元の面取り刃の3つの部分で構成されています。ドリル加工部の直径は、ツールが処理できるねじの底径です。ドリル加工部の直径によって制限されるため、ねじ穴あけフライスカッターは、1つの仕様の内ねじしか処理できません。ねじ穴あけ工具やフライス工具を選択する際には、加工するねじ穴の規格だけでなく、工具の有効加工長さと加工穴の深さとのマッチングも考慮する必要があります。そうしないと、面取り機能が実現されません。
5ネジオーガーフライスカッター
ねじオーガとフライスカッターも、めねじを効率的に加工するための超硬工具であり、底穴とねじを一度に加工することもできます。工具の先端にはエンドミルのような切れ刃があります。ねじのねじれ角が大きくないため、工具が螺旋運動をしてねじを加工する場合、まず端面の切れ刃がワークピースの材料を切削して底穴を形成し、次に工具の背面からねじを加工します。一部のねじオーガフライスカッターには面取り刃も付いており、穴の面取りを同時に加工できます。この工具は加工効率が高く、ねじ切りフライスやフライスよりも汎用性に優れています。工具が加工できる内ねじの開口範囲はD～2D（Dはカッター本体の直径）です。
6 フライス加工深ねじカッター
深ねじフライスカッターは単刃のねじフライスカッターです。一般的なねじフライスカッターは、刃先に複数のねじ加工歯を有しています。工具とワークとの接触面積が大きく、切削力も大きく、めねじ加工時には工具径をねじ口径より小さくする必要があります。カッター本体の直径が限られているため、カッターの剛性に影響を与え、ねじ加工時にカッターが片側に押し付けられるため、深ねじ加工時に工具が投げ出されやすく、ねじ加工精度に影響を与えます。そのため、一般的なねじフライスカッターの有効切込み深さは、ナイフ本体の直径の約2倍です。単刃フライス深ねじカッターを使用すると、上記の欠点をよりよく克服できます。切削力が減少するにつれて、ねじ加工深さを大幅に増加させることができ、工具の有効切込み深さは工具本体の直径の3〜4倍に達することができます。
7 ねじ切りフライス工具システム
汎用性と効率性は、ねじフライス加工において顕著な矛盾点です。複合機能を持つ工具（ねじ穴あけ工具やフライス加工工具など）の中には、加工効率は高いものの汎用性が低いものがあり、汎用性の高い工具は必ずしも効率的ではありません。この問題を解決するために、多くの工具メーカーがモジュラーねじフライス加工工具システムを開発しました。この工具システムは、一般的に工具ホルダー、座ぐり面取り刃、および汎用ねじフライスで構成されています。加工要件に応じて、異なるタイプの座ぐり面取り刃とねじフライスを選択できます。この工具システムは汎用性に優れ、加工効率も高いですが、工具コストは比較的高くなります。
上記では、一般的に使用されているいくつかのねじ切りフライス工具の機能と特徴について簡単に紹介しました。ねじをフライス加工する際は、冷却も非常に重要です。内部冷却機能を備えた工作機械や工具の使用をお勧めします。工具が高速回転すると、遠心力の作用で外部クーラントが入りにくくなるためです。工具を十分に冷却できる内部冷却方式に加えて、止まり穴ねじを加工する際には、高圧クーラントが切りくずの排出を助けることがより重要です。特に、小径の内ねじ穴を加工する場合は、より高い内部冷却圧力が必要です。スムーズな切りくず排出を確保します。また、ねじ切りフライス工具を選択する際には、生産ロット、ねじ穴の数、ワーク材質、ねじ精度、サイズ仕様など、具体的な加工要件を総合的に考慮し、工具を適切に選択する必要があります。
投稿日時: 2021年11月30日
