マシン仕様に対する使用可能工具径について

Question

マシニングセンターを検討するにあたり、そのマシンで使える最大工具径はカタログなどのどの部分を参照すれば良いのでしょうか？
よく、マシニングセンターではあまり大きな工具を使いたくないとか、使えないとかを聞くのですが、これはどのような事が理由なのでしょうか？
曖昧な返答が多く、明確な理由がはっきり分かりません。
よろしくお願いします。

Answer

>よく、マシニングセンターではあまり大きな工具を使いたくないとか、使えないとかを聞くのですが、これはどのような事が理由なのでしょうか？

使いたくない
　大きなＦＭで荒加工などやると、リンクされている切削抵抗の関係で機械
がねじれたまま移動するので、案内面に悪影響を与える

使えない
　マガジンに装着できない、寸法重量的な関係でＡＴＣが出来ない、大径の
工具（ＦＭ・タップ・ドリル等）は主軸の回転トルク又はスラスト軸方向の
剛性が不足している。

等が考えられます。

Answer

>マシニングセンターではあまり大きな工具を使いたくないとか、
>使えないとかを聞くのですが、これはどのような事が理由なのでしょうか？

下の回答以外に使い勝手の問題もあります。

大径工具でツールマガジンの両隣のポットを空けないと格納できない場合、
機械によって、大径工具として登録してやると制御装置が面倒を見てくれるものもあれば、
プログラムで工夫してやらないと他の工具と干渉してしまうものもあります。

一般にマシニングセンタでは、使える最大工具径というとATC可能な最大工具径で、
カタログに書いてある最大工具径もATC可能な最大工具径ですが、
◇ATCの能力？
◇加工の能力？
◇使い勝手？
これらを絞ってお聞きになれば、返答も明確で的を得たものになると考えます。

Answer

回答者(1)(2)(3)さんに賛同いたします。

昔々BT40主軸の機械が登場したときは、現在のBT30主軸機のような感覚で、
正面フライスもφ50ぐらいが精一杯でした。
その後、
・主軸径(ベアリング内径)が大きくなり剛性アップ
・主軸クランプ力が大きくなり締結力アップ
・直動ガイドの性能向上および番手が大きくなって剛性アップ
などにより、今ではφ100の正面フライスも使用可能な機械も存在します。
（もちろん切削工具の進化による切削抵抗の低減も貢献しています）
さらに、ATC可否といった物理的制約を考慮しなければ、アルミの仕上げ
などではφ160ぐらいも使用可能です。

しかし、大径工具になれば当然ながら主軸径との差が大きくなるため、
切削力による影響が無視できなくなります。例えば正面フライスの切り始
めと切り終わりの切削面に乱れが生じるようになります。

また、主軸モータの出力特性も、使用工具のサイズに大きく影響します。
現在のBT40主軸は、
・最高回転速度10,000-14,000min-1
・800-1,000min-1ぐらいでモータ出力が最初のピーク
となります。
鋼材を切削速度200m/minで加工すると想定すると、φ100で約640min-1
となるため、モータの出力としては物足りません。
従って、加工するワークの材質と必要とされる工具の大きさを考慮した
主軸仕様の選定が望まれます。
この感覚は、工作機械メーカの加工技術関係の方々が一番詳しいと思わ
れます。

蛇足ですが、上記の最高回転速度10,000-14,000min-1は、刃先交換式
工具による鉄系材料の加工には速過ぎる(必然的に主軸ベアリングの
予圧も小さくなり剛性も低くなるケース大)、高硬度鋼の小径ソリッド
エンドミル加工やアルミ加工全般には遅過ぎると感じます。
汎用的仕様．．．中途半端さが否めません。

Answer

前出の回答者さんが明快に答えられています。

補足的に
＞カタログなどのどの部分を参照すれば良いのでしょうか？

リーフレットでは無く 冊子になっているカタログなら
大抵は後の方の「機械仕様」のあたりに記載されていると思う。

冊子でも総合カタログやホームページ上での記載例は少ない。

親切なカタログではツールの絵を書いて 最大工具径・工具長・重量や
最大工具質量モーメント(要はゲージラインからの重心位置)まで記載しています。

機種別の冊子カタログを入手されると良い。

うるさいのが嫌なら展示会での入手が一番 後腐れが無いと思う。

ただ、最近のカタログで気になるのが「エアー消費量」
昔は、必要量と圧の記載が「機械仕様」の表に載っていたが
最近は据付図に小さく記載されている。

省エネを謳う機械も多いが消費電力は小さくとも電源容量は大きく 
エアーの消費量も半端では無い。
大半は主軸のベアリング保護と潤滑に消費されるが 電気の消費量で見ると
コンプレッサーの電気代が一番高かったりする事もある。
本当に「省エネ」「エコ」なの？
使用目的が明確なら4000～6000rpmでも十分な場合もある。

このあたりをメーカーさんには良く考えてもらいたい。

話が横道にそれて申し訳ございません。

＞大きな工具を使いたくないとか、使えないとかを聞くのですが

大きな理由はモーターが主軸と一体なり低速でのトルクが小さい為です。
それをカバーするためにモーター主力が異常に大きくなる。

ギャー変速の機械もあるが
この場合はモーターが小さくてもトルクが稼げる

もう一つは高速タイプが多くなり
ベアリングの選定や予圧の設定が低回転に不向きな機械が増えた為と考えます。

Answer

ツールの長さ、径、重量という物理的制限は機械メーカがカタログなり仕様書で示しているはず。
まずそこをクリア。
次に工具サイズは所要動力、機械剛性が関係するが、スパッと切り分けした基準（過負荷でダウンするとか）ではなく、音で機械が苦しがってるとかの判断になる。ごく短時間ならガマンさせるとかも有り。曖昧さといえばそうも言える。

機械メーカーに材質、切込み、回転、、、と明示して聞かれました？
ならば、テスト加工も可能です。推奨ツールも教えてくれます。
聞く側に曖昧さが残っているのでは？

それと此処も専門家が見て居られます。上記条件を示せば的確な答えが期待出来ますよ、、という私は半素人

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