各種センサによる金属・樹脂材料の切削性能評価

切削性能評価でわかること

製品の高機能化、高品質化に伴い、加工することが難しい材料(難削材)や形状が増えています。
そのため、より高度な加工技術が求められています。
適切な切削条件の探索や新しい工具・材料・切削油剤等の開発のために、実際に切削したときの性能を評価することが必要です。
情報・生産技術部試作加工グループでは、切削現象の見える化を目的とした切削性能評価試験を実施しています。

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  • 図1 エンドミルによる切削試験の様子
  • 図1 エンドミルによる切削試験の様子

図1は、エンドミルによる切削試験の様子です。
使用したセンサは、切削動力計、加速度センサ、放射温度計です。

切削性能評価の例

〇切削抵抗
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  • 図2	切削抵抗の測定例
  • 図2 切削抵抗の測定例

切削抵抗は、材料を切削する際に工具が受ける力(逆向きには材料が受ける力)のことです。
切削抵抗を評価することで、切削工具の切れ味や被削材の加工しやすさなどの判断を行うことができます。

切削抵抗測定については、以下のページもご参照ください。
https://www.kistec.jp/sup_prod_devp/examples_measurement/ac_mme0018/

〇加工面粗さと加速度
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  • 図3	加工面粗さの測定例
  • 図3 加工面粗さの測定例
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  • 図4	加速度の測定例
  • 図4 加速度の測定例

図3は、加工面粗さの測定例です。前半の加工面粗さが大きく、後半が小さくなっています。
図4は、この加工面を切削したときの主軸の加速度を示しています。加工面粗さが大きい前半の振幅が大きくなっています。
この加工では、前半にびびり振動が発生して加工面粗さが悪化したと考えられます。
加速度を評価することで、切削条件が適切かの判断を行うことができます。

〇工具温度
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  • 図5	工具温度の測定例
  • 図5 工具温度の測定例

図5は、切削条件を変えて加工したときの工具逃げ面温度の変化を示しています。切削条件により、工具の上昇温度が変わります。
切削温度は工具摩耗に影響するため、工具温度の評価は切削工具が長く使えるかの判断材料となります。
※工具温度測定はドライのみ可能です。また測定できる条件に制約があります。

〇工具摩耗
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  • 図6	工具摩耗・損傷の例
  • 図6 工具摩耗・損傷の例

切削工具を使用すると、摩耗や損傷を起こし、最終的に寿命に至ります。
図6は、逃げ面が摩耗した工具と刃先が欠損した工具の写真です。
長距離の切削を行う工具寿命試験により、工具摩耗幅の進行や工具損傷の有無を評価して工具の耐久性能を調べることができます。

ご利用を希望される方へ

同様の事例については、 試験計測(依頼試験) , 技術開発受託(受託研究) でご利用いただけます。

参考料金は以下の通りです。

料金表 (試験計測料金)

項目番号項目単位手数料
E0270工具寿命試験1項目につき14,960
E0310切削抵抗測定1項目につき11,000
E0490立形マシニングセンターによる加工1時間当たり 6,050

詳細はお問い合わせください。

参考・関連リンク

今回の各種センサによる金属・樹脂材料の切削性能評価の事例については、以下の関連ページもご参照ください。 切削抵抗測定による材料の被削性評価

ご活用いただける業種、分野等

今回の各種センサによる金属・樹脂材料の切削性能評価の事例については、
 ・新規工具、切削油剤等の開発
 ・金属材料の被削性評価
 ・適切な切削条件の探索
等にご活用いただけます。

現在、切削条件や測定したセンサデータから、加工面粗さを予測する機械学習モデルを研究開発しています。
加工面粗さを高精度に予測することができれば、必要な性能を満たすための適切な切削条件の探索が容易になります。
このような、ものづくりへのAI適用にご興味のある方はお気軽にご相談ください。
  • この分析事例に関連するお問い合わせ
  • 担当:情報・生産技術部 試作加工グループ
  • その他の技術相談はこちらから
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