【例あり】旋盤の加工時間の計算！加工時間を短くするには？？

旋削の加工時間を求めるには、
様々な計算をする必要があります。

今回はそんな旋盤の加工時間を一例を用いて説明していきたいと思います！

旋削の加工時間を求めるために必要なものと流れ。

旋削の加工時間を求めるためには、

が必要になります。このパラメーターより、

という順番で計算していくことで、加工時間を求めることができます。

実際の計算式を当てはめていってみる。

では、実際に上記の流れで、計算式を当てはめていってみたいと思います。

ワークは、

とします。

①面粗度　⇒　使用工具が決まる。

まずは、必要な面粗度によって、使用工具を決めていきます。

面粗度が厳しい場合は場合は、
・とにかくゆっくり送る
必要がありますが、面粗度が緩い場合は、極力早く送り、加工時間を短くする必要があります。

今回は、三菱製の炭素鋼用のチップを参考にしていきたいと思います。

上記の加工条件表の平均値を取り、
チップと、面粗度をまとめた結果は下記のとおりです。

これらより、チップを求めます。

今回は面粗度が1.6ですので、チップLを選択します。

②使用工具が決まる　⇒　切削速度、1回転当たりの送り速度、最大切り込み量が決まる。

使用工具が決まりましたので、加工条件表より、
加工条件を確認していきます。

面粗度1.6とした場合は、「チップL」を選択。

この場合、上記表より、

となります。
今回は、・元の外径 Do:52　⇒　必要な外径 Dt:50で2.0mm切り込む必要がありますが、
上記の表より、ぎりぎり切り込めることがわかりますので、
粗削りなしでokです。

③切削速度が決まる　⇒　外径から、旋盤の回転数が決まる

次は旋盤の回転数を決める必要があります。

切削速度とは、チップとワークがぶつかり合う速さなので、
旋盤の場合は、対象ワークの外径の回転速度になります。

対象ワークの外径の回転速度は、
外径×3.14/1000×旋盤の回転数　で決まりますので、
今回Dt=50mmとすると、

より、

となります。

④旋盤の回転数が決まる　⇒　送り速度からテーブルの送り速度が決まる

1回転当たりの送り速度は0.3mmでしたので、
テーブルの送り速度は、旋盤の回転数をかけて、

となります。

⑤テーブルの送り速度が決まる　⇒　長さとの関係から加工時間が決まる。

今回のワークは、100mmを想定していましたので、

必要であることがわかりました。

これらを計算式にする

では、上記の結果を計算式にしていきたいと思います。

まず、ワークは、

Raより、

が決まります。

切削速度と外径から

と求まります。
ここより、テーブルの送り速度Ftは

で求まり、加工時間は、

で求まります。これらをすべて代入していくと

となります。
先ほどの結果を代入してみると

と、求めることができました。

加工時間を短縮するためには？

加工時間を短縮するためには、

Vcを早くするか送り速度を大きくする必要があります。

Vcは素材によってほぼ決まってしまいますし、チップの寿命にかかわってきますので、
送り速度fを早くするのが一番いい方法となります。

それには、設備のパワーが要りますので、そこは要確認ですが、
チップの先端のRを大きくすることで、送り速度を大きくすることができます。
実際に、チップの寿命も先端がとがっているものより、丸い方が削れにくいですので、
一度提案してみるのはいかがでしょうか？

まとめ

部材と必要な粗さが決まれば、カタログから各種条件が決まりますので、
それより、下記計算式を用いて、旋盤の切削時間を計算してみてください！

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まず、動画を確認

まず動画で確認していきましょう。
下記の通り、アルミはすごい速度で穴をあけてることが分かります。
送り速度は1500mm/minとなっており１秒で25mmも削れることが分かります。
それに対して、SK061では、320mm/minと非常に遅くなっております。
ちなみに回転数は6300回転と5310回転とそこまでに違いはなく、
一回転あたりの送りfzがアルミ0.23mm/revに対して、SK材は0.06mm/revと
大きく違うことで送り速度が違っていることが分かります。

カタログから計算してみる。

下記に、穴の深さが直径の5倍(5D)以下の場合の標準切削条件を示します。
今回はFC材を参考にみていきましょう。
切削速度は、Vc=50～120～180m/minとなっており、各直径ごとの推奨回転数nを計算してくれております。
Φ2の時に16000回転になっていますので、Vc=n×円周=16000×2×3.14/1000≒100m/minで計算しているようです。また、1回転当たりの送り量も記載されており、f=0.05～0.1mm/revとなっております。
ですので、送り速度は簡単で、Vf=n×f=800～1600mm/min=13mm~27mm/minとなっております。

そのほかの素材もまとめてみる。

そのほかの素材もまとめた結果下記のような結果となった。
SS,FCD,FCなど比較的柔らかいものは1000mm/min程度、そのあとにSUSで600mm/min程度、SKDなど固いものになると200mm/minと非常に穴あけに時間がかかることが分かる。

結論

被削材によってかなり送り速度は変わってくるが、
同じ素材であれば直径が違っても大きく送り速度が変わることはない。なので、

を頭に入れれば、加工時間を簡単に計算できることが分かった。
マシニングの1秒当たりの工費は小さいものであれば、1s=1円で考えることができるので、
SS材では、深さ1cm＝1円で計算できることが分かる。