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内径加工でビビリが発生する問題の解決方法
2023/10/18 01:53
- 材質はSUS316で、外径100mm、内径はM64のめねじで深さは100mm弱ほど、全長は170mmほどのワークを加工しています。
- ボーリングバーを使用して内径加工を行っており、荒加工と仕上げ加工には異なるバイトを使っています。しかし、どちらの加工でもビビりが発生し、条件を変えても解決できません。
- 最初に試したバイトではうまくいかず、新しいバイトであるΦ25のエクセレントバーを試しましたが、ビビりはますます悪化しました。また、ホルダの種類や仕上げ代の変更も試しましたが、問題は解決しませんでした。ビビりの原因がわからず困っています。
内径加工がビビリます
2010/09/05 15:38
材質はSUS316で、外径100mm、内径はM64のめねじで深さは100mm弱ほど、全長は170mmほどのワークを加工しています。
めねじの下穴加工時に、ビビリが発生して困っています。
素材が丸棒なので、最初にΦ30ほどのドリルで穴を明け、後はボーリングバー（京セラ）で内径を広げていっています。
ボーリングバーは2種類で、最初の荒加工と仕上げは同じバイトで、
Φ20のエクセレントバー（最大突き出し量 D×5.0）、
ある程度内径を広げた後は、
Φ32の鋼バー（最大突き出し量 D×3.0）を使用しています。
めねじの下穴加工だけではなく、内径の奥端面加工もあるので、バイトの突き出し量は110mm以上になってしまいます。
Φ20は120mmくらい、Φ32は110mmくらいです。
荒加工時は、ともに周速50～160ほどで、送りは0.1～0.3で、いろいろ試しましたが、ビビリがまったくおさまりませんでした。
しかし、仕上げ加工はたまたま対話で設定した条件（周速136、送り0.20）で、ビビリは発生しませんでした。
仕上げ代もそれほど気にすることなく、片肉0.02～0.15mmか、それ以上でもまったくビビリませんでした。
しかし、荒加工がビビるので、Φ25のエクセレントバーを購入しました。型番は京セラ A25S-SCLPR09-27AEです。
このバイトは、最大突き出し量がD×5.5となっていたので、荒加工のビビリもおさまるだろうと思っていました。
ところが荒加工のビビリがおさまるどころか、仕上げ加工でも異様なビビリが発生するようになりました。
ビビらない条件を出していても、何個か加工すると急にビビリが発生しました。
周速150ほどでビビらないと思っていたら、190ほどまで上げないとビビリ出したり、今度は80ほどまで下げて収まったりと、なぜこのようなことが起こるか原因がわかりません。送りは0.14～0.25です。
チップが磨耗していたり、新しいものに換えたからといったことでもなさそうです。
突き出し量も110mmでも加工に支障がなかったので、Φ20より突き出し量も短くしました。
その後、あまりにもビビるので仕上げ用に別のホルダを取り付けました。
80°ノーズR0.8のものより、60°ノーズR0.4のほうがビビらないと思い、Φ20のホルダしかなかったのですが、使用したところ、とりあえずビビリは収まりました。しかし、仕上げ代が片肉0.1mm以下だとビビります。（0.02ほどで軽いビビリは発生しました）
今のところ、仕上げ代0.1mmで問題なさそうです。それ以上でどうなるかは試していません。
しかし、このホルダも古いものなので、最大突き出し量はD×5.0となっていました。
新しくて最大突き出し量も長く、径も太いホルダのほうがビビる原因がわからず困っています。
バイトの取り付けも、気をつけていますので、芯が大きくずれたことはないと思います。
ツメの深さは45mmくらいです。
回答 （4件中 1～4件目)
>新しくて最大突き出し量も長く、径も太いホルダのほうがビビる原因がわからず困っています。
ホルダが振動の主原因でしたら・・・。
ＮＣ旋盤だと思いますので出来るかどうかわかりませんが、刃先の高さを高
めにして見てください。
※汎用旋盤でしたら敷板を追加してみてください。
φ６０＝１．５程度
φ４０＝１．程度
また刃先に一定の負荷をかけ、尚且つ切粉が絡まず（難しいと思いますが）
スムーズに流出するようにもしてみてください。
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ねじ下ならねじを少し切っておいてから内径を仕上げればビビらないでしょう。
その後またねじを切れば良いです。
ねじ切りがビビらないというのがちょっと不思議ですけど。
ノーズRは小さいほうがビビりません。
R0.4でビビったりビビらなかったりなら、R0.2にすればビビらなくなるでしょう。
ただし工具寿命が短くなります。
ビビったりビビらなかったりするのが、考えたようにならないことはよくあります。
これが加工の面白いところでもあります。(答えになっていなくてすみません)
補足
2010/09/07 01:15
ねじ切りは、突き出し量は90mmほどなのですが、それだとビビらず、100mmにするとビビりは発生しました。
＞ノーズRは小さいほうがビビりません。
やはりそうですか。
先の方のアドバイスでは逆の意見でしたが、私も以前働いていた会社でそのように言われたので、そうだと思っていました。
そのために、80°のR0.8から60°のR0.4に変更しました。
＞ビビったりビビらなかったりするのが、考えたようにならないことはよくあります。
そうなんですか。
ただ、1番最初に使用していたΦ20のボーリングバーは、まったく仕上げ加工ではビビりませんでした。
それがよくわからないところです。
長文途中まで読んで
原因は
荒荒のドリルで加工硬化かなと思ったら
ステンでした 加工硬化してます
ボーリング前に 中荒をして
加工硬化の下を削る
冷却を十分にする
ボーリングを中仕上げ
最後に 仕上げ
各工程の一回の取り代も書いたほうがいいと思う
>>仕上げ代が片肉0.1mm以下だとビビります。（0.02ほどで軽いビビリは発生しました）
ビビルので条件を下げたくなるのが心情ですが
硬化層の下を削ったほうがいいのです
もっと切り込む
↑
硬化層は毎回できる
イメージ（ＴＣ処理ですが）
http://www.shinto-lance.co.jp/surface_j/tc_treatment/tctreat_japanese.htm
表層だけ硬くなるのでその下を削る
>>80°ノーズR0.8のものより、60°ノーズR0.4のほうがビビらないと思い
これも逆大きいほうがビビリにくいです
仕上げ用の刃物はＲが小さいので Ｒが小さいと 条件を下げてるように一見見えるが
Ｒが小さくなると刃先にかかる応力は増えるので逆に厳しくなる
補足
2010/09/06 00:58
加工手順は、
Φ30～32のドリルで穴明け、
Φ25のボーリングバーで荒加工、（Φ40ほどまで）
Φ32のボーリングバーで中荒加工、（Φ60.8まで）
Φ20のボーリングバーで仕上げ
となっています。
最初の荒加工の時点でドリルによる加工硬化があっても、Φ25のボーリングバーで、片肉5mmほど切削しているので加工硬化しているところは切削されていると思いますがどうなのでしょうか。
＞ボーリング前に 中荒をして
というのは、Φ25のボーリングバーでの切削とはまた異なるのでしょうか？
もう１つ、加工手順を追加する必要があるのでしょうか？
質問文が長文で、まとまりのない文章になってしまい、申し訳ありませんでした。
＞各工程の一回の取り代も書いたほうがいいと思う
1回目の荒（Φ25）が片肉1.0mmです。
対話でプログラムを作成しているので、最後の切り込みが0.35mmになっています。
２回目の荒（Φ32）が片肉2.0mmでしたが、ビビるので1.5mmにしましたが、同じようにビビりは発生しています。
こちらも最終の切り込みは0.35mmになっています。
仕上げ加工はとりあえず0.08mmでビビりはおさまっています。
もう少し仕上げ代を増やそうと思って、2回目の荒のオフセットを-0.05にしたところ、ビビりが発生しました。切り込み量0.10mmくらいでしょうか。
とりあえず仕上げのオフセットをそのままで、再度仕上げをしたところ、ビビりは発生せずに、表面粗さもまずまずになりました。
その後、2回目の荒のオフセットを元に戻し（+0.05）、仕上げ加工をしましたが、ビビりはおさまっています。
＞仕上げ用の刃物はＲが小さいので Ｒが小さいと 条件を下げてるように一見見えるが
Ｒが小さくなると刃先にかかる応力は増えるので逆に厳しくなる
そうだったんですか。完全に勘違いしていました。。
φ45-50のドリルで一気に穴あけしてφ32のボーリングバーを使いたい
ところですが、φ20あるいはφ25でも仕上げ加工が必要ということは、
段付き形状でしょうか。
剛性の高い(価格も高い)超硬シャンクのボーリングバーを使用すれば、
劇的に改善すると考えます。
また、ボーリングバーと同じぐらい、インサート形状やブレーカの選定
も重要ですので、京セラさんにご相談することをお勧めします。
背景理解いたしました。
下穴加工にインサート(チップ)式のドリルを使われているのであれば、
穴あけ後に外周刃方向にシフトさせてドリルを使って繰り広げ加工を
行うことも一案です。φ20や25のボーリングバーとどちらが剛性が高
いか微妙ですが、内部給油穴を介して刃先にクーラントを供給できる
メリットがあります。
また、端面加工にもビビリが発生しているとは解せないですね。
クーラントは潤沢に供給していると思いますが．．．。
因みにステンレスは加工硬化を生じるので、仕上げ加工時に切込みを
小さくすると、硬化層を切削することになるのでビビリが生じやすく
なります。
仕上げの切込みは、0.1-0.2mmぐらいを推奨いたします。
あとは、何か機械的な問題．．．バックラッシが大きくなっている
とかがあるかもしれません。
有用な回答ができすスミマセン。
補足
2010/09/05 20:57
段付き形状ということではありません。
会社にあるドリルの中で、ＮＣ旋盤（森精機）の刃物台に取り付け可能なものがΦ30くらいのものしかないために、Φ30～32のドリルを使用しています。
仰るように、Φ45～50のドリルが取り付けられれば、それを使用し、そこからΦ32なりΦ40ほどのボーリングバーを使いたいのですが。
また、超硬シャンクのボーリングバーですが、価格が高いために購入してもらえません。
なんどか交渉したのですが、「必要ない」の一点張りで、エクセレントバーまでしか使えない状況です。
また、内径加工だけでなく、外径の端面加工時にもビビリは発生しています。外径は周速70～90ほどで切削しているのですが、端面の仕上げ加工は周速150まで上げています。この点も気にはなっています。
チップに関しても、一応は相談したのですが、もう一度相談してみたいと思います。
再度のアドバイス、ありがとうございます。
下穴加工に使用しているドリルは通常のドリルです。
やはり加工硬化が原因なのでしょうか。
1番最初に使用していたΦ20のボーリングバーは、仕上げの切り込みが0.01や0.02mmくらいでも、0.1mmかそれ以上でも、まったくビビリませんでした。
それが別のバイトを使用してから、異常なほどにビビるようになりました。
条件にもよりますが、ビビるのは、端面から15～20mmほどだけだったり、内径全体だったりします。
内径加工だけでなく、端面にも30°の面取り加工があるのですが、そこも現在使用しているバイトと、先に使用していたΦ25のボーリングバーではビビるので、Φ32のボーリングバーで仕上げるようにしています。
Φ32で、内径も仕上げようともしましたが、Φ32では内径がビビるので、面取り部だけにしています。
面取り部に関しても、一番最初に使用していたΦ20では、ビビリは発生しませんでした。
端面のビビリも気になっています。
私も機械的なものか、つめが悪いのか、何か原因があるとは思うのですが、今のところわかりません。バックラッシでしょうか。
クーラント（水溶性）は十分にかかっています。
ネジ切りだけは、ビビことなく加工できています。
補足
2010/09/07 01:20
＞ＮＣ旋盤だと思いますので出来るかどうかわかりませんが、刃先の高さを高めにして見てください。
使用している機械はNC旋盤です。
おっしゃるように、刃先の高さを変えてみます。
＞また刃先に一定の負荷をかけ、尚且つ切粉が絡まず（難しいと思いますが）スムーズに流出するようにもしてみてください。
刃先に一定の負荷をかけ、というのがどうするかわかりません。
切粉については、1回目の荒加工時に絡まったり、ワークの中につまったりして、チップが欠けて欠けて困っています。
これも改善できるようにしたいのですが、なかなかです。