むしれを防止するには|切削加工におけるむしれの原因と対策

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むしれとは、加工中に進行する工具の摩耗や構成刃先により一定の切削能力を維持できなくなった工具が、被削材を削るのではなく、むしりとるような形で加工してしまう現象です。

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むしれが発生した場合、切削面には裂けが生じており、加工精度が悪化してしまいます。この記事では、切削時に発生してしまうむしれの影響や原因、効果的な対策について解説します。

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むしれの主な原因

むしれは、ワークの加工精度低下や切削能力低下などのさまざまな問題を引き起こすため、確実に防止する必要があります。むしれは、以下のような場合に発生しやすくなります。

  • 工具の摩耗が進捗した場合
  • チッピングなど微細な欠けが発生した場合
  • 構成刃先などが発生した場合
  • 切粉排出が良好でなかった場合

工具の摩耗が進捗した場合

切削工具の摩耗が進行すると、工具が本来持つ切削能力を発揮することができず、切削能力が低下します。切削能力が低下すると、適切にワークを削り取ることができず、むしれが発生してしまいます。

チッピングなど微細な欠けが発生した場合

工具にチッピングなどの微細な欠けが生じた場合も、工具の摩耗が進行した場合と同様に切削能力が低下します。この場合も、ワークを適切に切削できないため、むしれが発生します。

構成刃先などが発生した場合

切りくずが刃先に付着して新たな刃先となる構成刃先が発生した場合、構成刃先が付着したり剝がれたりすることで切削面が変動し、むしれが発生する要因となります。

切粉排出が良好でなかった場合

切削の際に発生する切粉が適切に排出されていない場合にも、ワークの切削面と工具の間に切粉が干渉することで、むしれが発生する可能性があります。

むしれによって発生する課題

むしれによって、加工面品位の悪化や切削能力の低下、寸法精度の悪化などの課題が生じます。

加工面品位を悪化させてしまう

むしれが発生することによって、切削面の裂けなど加工面品位を悪化させてしまいます。荒加工であれば、その後の仕上げ加工で影響を排除できますが、仕上げ加工をする際にむしれが発生すると、加工面品位の悪化により加工したワークが不良品になってしまいます。

本来の切削能力が維持できない

むしれが発生するような状態は、切削工具に摩耗やチッピング、構成刃先などさまざまな影響が生じている可能性があります。このような場合は切削能力が低下している状態なので、そのまま加工を継続することは望ましくありません。

寸法精度を悪化させてしまう

むしれによって本来切削すべきではない部分まで削り取ってしまう可能性があり、寸法精度の悪化が懸念されます。寸法精度が悪化すると、後工程で受け入れてもらう前に仕上げ加工を行わざるをえなくなったり、後工程での組付けがうまくできなくなったりするなど、悪影響が出ます。

むしれ発生への対策方法

むしれが発生することへの対策としては、工具選定、加工条件の調整、プロセスモニタリングなどがあげられます。

工具選定による対策

工具選定による対策の具体的な案としては、コーティング工具や用途にあった工具の選定があげられます。

コーティング工具を採用する

切削工具をコーティングすることで、耐摩耗性を向上させることが可能です。工具の耐摩耗性を高めることで、切削能力の低下を防ぎ、切削時にむしれが発生することを防げます。

用途にあった工具を選定する

切削を行う目的、用途にあった工具を選定するのも効果的です。例えば、荒加工は剛性の高い工具で行い、仕上げ加工では切れ味がよく高精度に加工できる工具を選定するなど、用途にあった工具を選定できれば、むしれが発生する可能性を低減できます。

加工条件による対策

加工条件による対策としては、切粉排出を考慮したパスの設定や切削条件の調整があげられます。

切粉排出を考慮したパスを採用する

切粉による、むしれの発生を防ぐためには、切粉の排出性を考慮したパスの設定が効果的です。特に深い穴や溝を加工する際には、連続加工ではなく切粉の排出や切粉の分断ができるような切削パスの設定をするといいでしょう。

切削条件を下げる

切削条件を下げて切削負荷を小さくすることで、むしれの原因となる工具の摩耗やチッピング、微小な欠けを抑制することが可能です。切削速度を落とすことで生産効率は低下しますが、結果的には不良品の発生を抑制でき、トータルの生産効率向上が期待できます。構成刃先に起因する「むしれ」が発生している場合には、加工面の温度を高く保てるように切削条件を上げる方が、むしれ対策として効果がある場合もあります。

プロセスモニタリングによる対策

専用のシステムを用いる必要が出てきますが、切削加工時の加工プロセスをモニタリングすることも対策として有効です。対策例としては、以下のようなものがあげられます。

加工中のプロセスをモニタリングする

切削加工中のプロセスで工具にかかる負荷を確認することが可能です。電流値や音波等、加工負荷を可視化するに際して、インプットとするデータはシステムごとに異なりますが、それらデータを元にして算出される工具にかかる加工負荷を元にむしれ発生防止の藍作を行うことが可能となります。一定の水準に達した段階や異常値の検出をトリガーにして、装置を止める等の対策を行えます。

モニタリングで原因を特定する

むしれの発生原因にはさまざまなものがありますが、その特定は簡単ではありません。加工プロセスをモニタリングすることで、むしれの原因が切削工具の摩耗によるものか、突発的な事象によるものかを確認することが可能です。原因が特定できれば、適切な対策を行えるようになり、闇雲に工具の設定寿命を短くしてしまうと言ったことを防げます。

むしれの原因と対策まとめ

この記事では、加工時に生じるむしれの概要や原因、効果的な対策について解説をしました。 むしれは、加工したワークの精度悪化などが生じるため原因に合わせた的確な対策が必要ですが、発生原因は複数あるため特定が困難です。加工プロセスをモニタリングする等して、効果的に原因解析と対策を行うことが重要です。

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