August 14, 2025
CNC加工の世界では、生の材料の塊を完成した部品に変えるプロセスは、単一のモノリシックなステップではありません。それは、綿密に計画された一連の操作であり、最初で最も重要な段階はラフ加工です。しばしば力任せなアプローチと誤解されますが、ラフ加工は、その後に続くすべての基礎を築く、戦略的で不可欠な加工プロセスの一部です。
ラフ加工、別名荒加工は、材料除去の最初の段階です。その主な目的は、生のワークピースから大量の材料を可能な限り迅速かつ効率的に除去し、部品をほぼ最終形状にすることです。この操作は、高い材料除去率、深い切込み、および速い送り速度を特徴とします。目的は、細かいディテールや滑らかな表面仕上げを達成することではなく、バルク材料を除去し、その後の仕上げ加工のために、小さく均一な材料層を残すことです。
ラフ加工を彫刻に例えてみましょう。鼻や目を作るためにノミから始めるのではなく、大きな石の塊を落とすためにハンマーから始め、ブロックを大まかな人間の形にします。それから初めて、より細かいツールに切り替えてディテールを作成します。CNC加工では、これはまさにラフ加工が達成することです。
時間とコストの節約：材料を積極的に除去することで、部品の総サイクル時間を劇的に短縮できます。遅い速度と軽い切込みを必要とする仕上げ加工では、少量の材料を除去するのにも時間がかかる場合があります。適切に実行されたラフ加工パスは、仕上げ加工パスが同じ作業を行うのにかかる時間のほんの一部で、材料の90％を除去できます。
工具寿命の延長：ラフ加工では、仕上げ加工とは異なる工具と切削パラメータを使用します。重切削用に設計された専用のラフ加工工具を使用することで、より高価で繊細な仕上げ工具を過度の摩耗から保護します。ラフ加工工具は、重い材料除去の熱と力に耐えるように作られていますが、仕上げ工具は精度と表面品質のために設計されています。
ワークピースの応力の軽減：部品から大量の材料を除去すると、内部応力が発生し、部品が歪んだり変形したりする可能性があります。一貫した少量の材料（「仕上げ代」と呼ばれることが多い）を残すことで、仕上げ加工パスは、この材料を均等に除去し、歪みのリスクを軽減し、最終的な寸法が正確であることを保証できます。
ラフ加工を通じて部品を効果的に加工するには、プロセスを制御するいくつかの重要な要素を考慮する必要があります。
工具の選択：ラフ加工では、適切な工具がすべてです。通常、ラフエンドミル（「コーンコブ」または「チップブレーカー」ミルと呼ばれることが多い）や高性能ソリッド超硬エンドミルなど、フルート数が少なく、より堅牢な形状の工具を使用します。これらの工具は、大きなチップを効率的に排出し、関連する大きな切削力に耐えるように設計されています。工具材料の選択も重要であり、耐熱性と硬度からソリッド超硬が一般的な選択肢です。
切削パラメータ（速度と送り）：これは、ラフ加工が真に際立つところです。速度が遅く、送りが軽い仕上げ加工とは異なり、ラフ加工では、高速と高送り速度の組み合わせを使用します。目的は、材料除去率（MRR）を最大化することです。
切込み深さ（DOC）：これは重要なパラメータです。ラフ加工では、DOCは通常非常に大きく、工具の直径の大きな割合を占めることがよくあります。これにより、1回のパスで材料を迅速に除去できます。
送り速度：工具が材料を移動する速度である送り速度も、ラフ加工でははるかに高くなります。
主軸速度：主軸速度（RPM）は、工具の直径と切削する材料によって異なります。一般的なルールは、効果的に切削できるが、工具やワークピースを損傷する可能性のある過度の熱を発生させないように、表面速度を十分に高く保つことです。
クーラントとチップ管理：ラフ加工では、大量の熱とチップが発生します。工具の過熱を防ぎ、切削ゾーンを潤滑するには、適切なクーラントの適用が不可欠です。クーラントはまた、チップを洗い流すのにも役立ちます。これはラフ加工における大きな懸念事項です。チップが効果的に排出されない場合、再切削され、工具の摩耗、粗い表面仕上げ、さらには工具の破損を引き起こす可能性があります。
工具パス戦略：最新のCNCソフトウェアは、ラフ加工を最適化する高度な工具パス戦略を提供しています。高効率ミーリング（HEM）、トロコイドミーリング、およびアダプティブクリアランスなどの技術は、切込み幅を変えることで一定の工具負荷を維持するように設計されています。これにより、より深い切込みとより速い送り速度が可能になり、MRRが劇的に増加し、工具寿命が延長されます。直線パスの代わりに、これらの工具パスは、切削力を一定に保つ一連の滑らかで制御された円弧を使用します。
ソリッドのアルミニウムブロックから単純なブラケットを加工しているとしましょう。
初期設定：アルミニウムブロックをバイスに固定し、部品のゼロ点を設定します。
ラフ加工工具の選択：1/2インチのソリッド超硬ラフエンドミルを選択します。
工具パスの生成：CAMソフトウェアを使用して、ラフ加工工具パスを作成します。ソフトウェアは、材料の大部分を除去し、すべての表面に均一な0.020インチの仕上げ代を残すための一連の切削を生成します。
切削パラメータ：工具と材料に基づいて、主軸速度、送り速度、および切込み深さを設定します。アルミニウムの場合、これは主軸速度8,000 RPM、送り速度50インチ/分、切込み深さ0.300インチになる可能性があります。
実行：CNCマシンはラフ加工プログラムを実行します。マシンが材料を積極的に除去し、部品をほぼ形状にすると、大きくて流れるチップが生成されるのがわかります。
中間チェック：ラフ加工が完了したら、ラフ加工が成功し、仕上げ加工パスに十分な材料が残っていることを確認するために、寸法の簡単なチェックを実行する場合があります。
工具交換：次に、ラフ加工工具を、高品質の3フルートエンドミルなどの仕上げ工具と交換します。
仕上げ：次に、仕上げ加工パスが実行されます。これらのパスは、最終的な寸法と滑らかな表面仕上げを達成するために、軽い切込み深さと遅い送り速度になります。
ラフ加工は、単に材料を除去するだけではありません。それは、成功する加工プロセスの基礎です。適切に計画され、実行されたラフ加工戦略は、時間とコストを節約するだけでなく、工具を保護し、最終的な部品が可能な限り最高の基準で製造されることを保証します。
