深空洞ボーリング加工時の振動多発、ワーク廃棄数の増加にどう対処するか？

深穴ボーリングは、機械加工および金型加工において常に困難な問題です。 以前、クラスメイトがゴムチューブ金型の48×深さ215mmの穴加工に遭遇しました。彼が通過した落とし穴を書き留めて、いくつかの助けと参考にしたいと思います。
1、部品図の解析と工程計画
部品図解析
図1のゴムホース金型の部分は直径48×深さ215mmの穴を4つ加工する必要があります。 外形寸法420×270×250mm、上下左右4箇所に溝があります。 穴面には段差があり、列嵌合面として両側に傾斜面が設けられている。

図1 ゴムチューブ金型部品
部品の寸法は図に示されています。 この部品のプロセス要件は、穴のテーパが {{0}}.1 mm を超えてはならず、表面粗さの値が Ra3.2 μ m であることです。 穴間隔寸法の公差は 0.03mm を超えることはできません。直角度は 0.03mm です。 この金型の製品は肉厚わずか0.8mmのガラスホースです。 0.8mmを超える厚みは受け付けないでほしいとの要望がありました。 コストを抑えるためには薄いほど良いと言えます。
当時はそんな難しい部分に本当に自信がありませんでした。 弊社は深キャビティボーリング穴の加工のみを担当しておりましたが、他のお客様にも協力していただいております。 複数回の試行を経て、シンプルで合理的な処理計画が策定されました。
プロセス計画
部品の穴あけ前の簡単な加工シーケンス
完成した素材が返却された後、フライス盤はまず図1に示すように両側の溝位置を加工します。BとEは、最初に荒加工され、次に研磨され、番号に達するまで加工されます。
機械加工の前面の段差は粗く、図 1 の点 A と F に示すように、片側に 0.5 mm のマージンがあります。
加工底面の段差は位置C、Dに示すように片側に0.5mmの余裕を持たせて粗面化してください。
次に、クランプ校正テーブルを再度取り付け、4 辺すべての中心を合わせ、位置決めのために中心に穴を開け、直径 10mm、24mm、35mm のドリルビットを使用して段階的に加工します。 最後に、直径 44 mm のドリルビットを使用して穴を開け、粗面にします。
完成後、図2に示すように大型水研削盤の表面と底面を研削し、平行度0.03mmを確保します。
図 1 に示すように、B 面と E 面を研削するために、0.3mm の精密加工代が確保されています。
部品のクランプと位置決めの基準
ワークピースは 4 つの金型脚でしっかりと固定され、誤差が 0.03 mm 以内に制御されるように校正されて、CNC ワークテーブルに直接クランプされます。
2、部品のCNC加工
部品図解析
自作のボーリング工具: まず、図 3 に示すような 837H 材料で作られたボーリング工具ホルダーを作成します。 まず粗面化し、0.5mmのマージンを残して熱処理し、外径円筒研削盤で同軸度を重視して加工します。 刃インサート10×10mmの小型ナイフホルダーの標準部品を購入し、刃の交換が容易で、サイズを確保できます。
内蔵の小型ナイフホルダーの傾斜角は2｛｝5｝｝度で、ややタイトなフィット感でワイヤーカット加工されています。 M6mm 六角ネジでボーリングツールホルダーに穴を開け、六角ネジで小型ツールホルダーをロックします。 標準小型ナイフホルダーには硬質合金刃が装備されており、主偏角は 30 度、後刃面の逃げ角は 15 度です。 刃先はR0.3～R0.4mmの角度を付け、接触面を極力少なくし振動を防ぎます。

図2 部品サイズ図
処理計画の決定
穴加工計画１
高速ワイヤー切断の使用は、大まかな切断を必要とせず、最も直接的かつ簡単な方法です。 しかし、寸法が215mmと深すぎるため、加工時の冷却やフラッシングの問題を解決することが難しく、断線しやすくなり、表面粗さの値が要件を満たしません。
穴加工計画２
遅いワイヤー切断加工を使用すると、穴の深さによりワイヤーが破損しやすくなりますが、各穴の加工コストは約1945元で、金型のワイヤー切断の総コストは約7700元になります。顧客のコスト計算を超える。
穴加工計画3
CNC外面フライス加工、細長いカッターを使用して丸またはダイヤモンド合金の切削粒子をロードし、深層加工を行います。 接触面積が大きいため、送り・後退加工時の音が大きく耳障りで、面粗度や寸法精度が悪くなります。 途中に逆溝が入っていることもあり、規格を満たすどころか粗さがコントロールできていない。
穴加工計画4
一般工作機械に適した850Bモデルを使用してCNCボーリング加工を行います。 このモデルのZ軸高さは500mmで、ボーリングツールホルダー230、ワーク穴深さ250mmの加工要件を満たすことができます。 1穴あたりの加工時間はわずか2時間で、高い加工精度を実現します。 表面粗さ値、寸法精度は図面の要求を満足しています。 コスト、加工精度、加工難易度を比較し、案４の穴加工方式を選択します。
CNCボーリング加工
クランプの位置合わせ
工作機械上でワークの四隅を締めて、ワークの平行位置と水平度を出します。 {{0}.03mmを超える場合は、ワークの上下を再研磨してください。そうでないと穴の垂直性を確保することが困難になります。 校正テーブルの公差は0.02mm以内に管理し、4面を中心に分割してください。 2 段目の面は Z 軸加工のゼロ面として使用し、工具上昇スペースをできるだけ確保する必要があります。
ボーリングツールホルダー
最初の荒加工では、ゲージカードを使用して、大きなツールホルダーより高いボーリングブレードのサイズを測定します。 準精密加工を容易にするため、荒加工用に片側約 {{0}}.5mm を確保してください。 ボーリング刃の主偏角は30度、刃後面の逃げ角は15度、刃先のRはR0.3～R0.4mmです。 振動による反転を防ぐために、接触面と応力をできるだけ減らすようにしてください。 ワーク上のボーリング工具の先端面はゼロです。
退屈な番組
命令形式 G76X_ Y_ Z_ R_ Q_ P_ F_;、G76 は精度ですX/Y/Z 穴の座標を使用したボーリング指示。 P は穴の底での一時停止を表し、Q は工具が加工された後の一時停止オフセットを表します。 工具を持ち上げる際は、加工面に傷を付けないようにすることが重要です。
荒加工パラメータの設定
速度Sは120rpm、送りFは80mm/min、切削量は1.0mm、切削油はクーラントです。 オイルの流動性が良く、冷却が適切に行われている必要があります。
準精密加工パラメータの設定
粗加工終了後、カードカウントと検査を行います。 深い内穴のサイズは、通常、ある程度のテーパを持った内穴ゲージを使用して測定できます。 速度Sは110rpm、送りFは70mm/min、切削量は0.6mmです。 切削油は冷却剤であり、流動性がよいことが必要です。 精密加工の粗さを確保するための冷却。
精密加工パラメータの設定
新しいブレードを使用し、速度 S 100 回転/分、速度 60 mm/分で各穴を加工します。 マイクロメーターで刃物の位置を測定し、小ツールホルダーをロックして加工します。 サイズが図面要件を満たすまでワークピースの上面に 15 mm の段差があるため、最初に穴あけを試してください。
3、プログラミング

解説：荒加工、中加工、精密加工はプログラム内容のF、Sの値を変更するだけです。
この加工計画は、形状フライス加工計画を皮切りに、現場での改良を重ねたものです。 プロセス中に、切削粒子を交換するために工具を複数回持ち上げる必要があります。 1つの穴の加工時間は約4時間で、加工穴の粗さ値はお客様にとって非常に頭の痛い問題です。 その結果、第2工程の穴の金型研磨を機械が省くのに1日かかり、研磨された円形穴の真円度は依然として不合格です。

図3 ボーリングツールホルダー
ボーリング加工を使用するには、主に送りと速度の 2 つのパラメータを設定する必要があります。 送り速度の通常の計算は、Vc=π DN/1000 です。 複数の現場での加工と継続的な改善を経て、最終的には、精密加工速度 S は 100 rpm、送り F は 60 mm/min となりました。 結果は単純で手間はかかりますが、中・準精密加工と精密加工が各1回で完了し、各穴の総加工時間は2時間以内で済み、円筒度、粗さの値は全て満たしていると結論付けました。規格をクリアし、お客様の二次加工時間を短縮し、生産効率を真に向上させ、お客様から高い評価をいただいております。
この最終的なボーリング加工計画は単純ですが、そのプロセスは確かに簡単ではありません。 詳細を記載しない場合、加工の効果が異なる場合があります。 深穴ボーリングの最大の懸念は、加工中の振動により過度な力が加わり、逆座屈が発生し、ワークが廃棄される可能性があることです。 そこで、ブレードの選定や注意事項、その他の加工パラメータの設定に関して、参考と予防策をご提供できればと考えております。