CNCの切削速度と送り：材質別の開始値

著者 BQUQ Engineering Team 査読 BQUQ Quality Engineering 2025年4月23日ビュー ISO 9001:2015 認証工場

切削速度と送り：材質別の実践的な開始値

短い答え：RPMではなく表面速度から始めましょう。アルミニウムには超硬で300～500 m/minの表面速度と0.05～0.15 mm/刃の送り、軟鋼には120～180 m/minと0.05～0.12 mm/刃、304ステンレスには60～100 m/minと0.04～0.10 mm/刃、真鍮には200～350 m/minと0.05～0.15 mm/刃、チタンには30～60 m/minと0.03～0.08 mm/刃を使用します。RPMへの変換は n = 1000 × Vc ÷ (π × D) です。次に切込み量を設定します：荒加工は半径方向に工具直径の0.5～1.0倍、仕上げは0.2～0.5 mmです。これらは開始値です — 切りくずの色、音、工具摩耗で調整してください。

すべてのマシニストには、工具破損や部品のスクラップで終わる切削速度と送りの話があります。以下の数値は、当社の東莞工場で新しいプログラマーに現場で渡すものです。そこでは4つの生産ラインがISO9001の下でCNC加工、金属プレス、カスタムばね、ヒートシンクを一貫して稼働しています。これらは物理法則ではありません。安全で生産的な開始値であり、推測ではなく証拠に基づいて調整できるよう、適切な範囲に導くものです。

なぜRPMより表面速度が重要なのか

RPMは機械の設定値です。表面速度（Vc、m/min）は切削エッジが実際に経験する速度です。6 mmのエンドミルを10,000 RPMで回すのと、20 mmのエンドミルを10,000 RPMで回すのでは、材料に対する作用が大きく異なります — 小さい工具は約188 m/min、大きい工具は約628 m/minで走っています。同じ主軸速度でも、エッジにかかる熱負荷は3倍です。

だからこそ工具カタログは表面速度で整理されています。変換式：

n (RPM) = 1000 × Vc ÷ (π × D)

ここでVcは表面速度（m/min）、Dは工具直径（mm）です。

一方、送りは通常1刃あたりで表されます。同じRPMでも3枚刃と6枚刃では除去量が大きく異なるからです。送り速度：

Vf (mm/min) = n × fz × z

ここでfzは1刃あたりの送り（mm）、zは刃数です。

実際に制御する3つの変数

1. 切削速度（Vc） — 熱と工具寿命を左右します。高すぎるとエッジが破損し、低すぎると構成刃先や仕上げ不良が発生します。

2. 1刃あたりの送り（fz） — 切りくず厚さを左右します。低すぎると工具がこすれて加工硬化を起こし、高すぎるとエッジに過負荷がかかります。

3. 切込み量と切削幅（ap、ae） — 半径方向と軸方向の関与を左右します。ここで多くの工場が利益を逃しています。

材質別の開始パラメータ

以下の表は、超硬ソリッド工具、鋼とステンレスにはコーティング、アルミニウムには未コーティングまたはZrN、そして剛性の高いワーク保持を前提としています。すべての数値を開始値として扱ってください。

材質	表面速度 Vc (m/min)	1刃あたりの送り fz (mm)	一般的なクーラント	備考
アルミニウム 6061/7075	300–500	0.05–0.15	フラッドまたはMQL	高速で問題なし；切りくず排出に注意
真鍮 / 銅合金	200–350	0.05–0.15	フラッドまたはドライ	快削性；送りが軽すぎると食い付きやすい
軟鋼 (1018, 1045)	120–180	0.05–0.12	フラッド	コーティング超硬が必須
合金鋼 (4140, 4340)	90–150	0.05–0.10	フラッド	硬度が上がるにつれVcを下げる
304 / 316 ステンレス	60–100	0.04–0.10	フラッド、高圧	加工硬化する；決して滞留させない
工具鋼 (D2, H13)	50–90	0.04–0.08	フラッド	焼なまし材のみ；荒加工は低Vcを検討
チタン Grade 5 (Ti-6Al-4V)	30–60	0.03–0.08	フラッド、高圧	熱は切りくずではなく工具に入る
鋳鉄	100–200	0.05–0.15	ドライまたはエアブロー	黒鉛粉塵；可能ならフラッドを避ける

旋削でも同じ表面速度の論理が適用されますが、送りは1刃あたりではなく1回転あたり（mm/rev）で表されます。一般的な荒加工送りは、アルミニウムで0.2～0.4 mm/rev、鋼で0.15～0.3 mm/rev、ステンレスとチタンで0.1～0.2 mm/revです。仕上げパスは0.05～0.15 mm/revに落ち、通常は0.4～0.8 mmのノーズ半径と組み合わせます。

切込み量：多くの人が見落とす乗数

操作	半径方向の関与 (ae)	軸方向の切込み (ap)	使用場面
重荒加工	0.5–1.0 × D	0.5–1.0 × D	強固なセットアップ、高出力主軸
ダイナミック / トロコイダル	0.05–0.15 × D	1.0–3.0 × D	深いポケット、薄肉、硬質材
半仕上げ	0.3–0.5 × D	0.3–0.5 × D	仕上げに0.3～0.5 mmを残す
仕上げ	0.05–0.1 × D	0.2–0.5 mm	表面仕上げと公差管理

この記事から1つだけ持ち帰るなら：最新のCAMでは、浅い半径方向の関与と深い軸方向の切込み（トロコイダルまたはダイナミックミリング）が、重い半径方向の切込みよりも通常優れています。工具摩耗をより多くの刃長に分散し、半径方向のたわみを減らし、より高い1刃あたりの送りで運転できます。薄肉部品ではこれは好みではなく要件です — 薄肉加工戦略の注記をご覧ください。

実例：6061アルミニウムブラケット

6061-T6ブラケットを10 mm、3枚刃の超硬エンドミルで加工し、仕上げ代0.5 mmを目標にするとします。

Vc = 400 m/minを選択。
n = 1000 × 400 ÷ (π × 10) = 12,730 RPM。主軸が10,000が上限なら、10,000を使用し、Vc ≈ 314 m/minを受け入れます。
fz = 0.08 mmを選択。
Vf = 10,000 × 0.08 × 3 = 2,400 mm/min。
荒加工：ae = 5 mm (0.5 × D)、ap = 5 mm。
材料除去率 ≈ 5 × 5 × 2,400 = 60,000 mm³/min。

これは健全で保守的なアルミニウム切削です。主軸負荷計が60%未満で、切りくずがきれいで銀色なら、fzを0.12 mm、apを7 mmに上げてください。ビビリ音が聞こえたら、速度を下げる前にaeを減らしてください。

実例：旋盤での304ステンレスシャフト

40 mmの304ステンレスシャフトをコーティング超硬インサート、ノーズ半径0.8 mmで旋削します。

Vc = 80 m/minを選択。
n = 1000 × 80 ÷ (π × 40) = 637 RPM。
荒加工送り = 0.25 mm/rev → Vf = 159 mm/min。
切込み量 = 片側2 mm。
表面で加工硬化が予想されます。工具を決して滞留させない — パスを通して送りを一定に保ちます。

インサートが10分で失敗するなら、他を変える前にVcを65 m/minに下げてください。2分で失敗するなら、おそらく遅すぎてこすっており、切削していません。

開始値からの調整方法

開始値はフィードバックループがあって初めて役立ちます。次の手順を使用してください：

1. 聞く。 きれいな切削は安定した音がします。ビビリは上昇する甲高い音、鈍い工具は低いうなり声です。

2. 切りくずを見る。 アルミニウムは明るくカールしているべきです。鋼は青灰色で粉っぽくないこと。ステンレスの切りくずは短く銀色で、長く麦わら色ではないこと。

3. 負荷計を確認。 荒加工で主軸負荷50～70%を目指します。85%を超えたら、まずaeを下げます。

4. エッジを検査。 逃げ面摩耗は均一であるべきです。クレーター摩耗は速度が高すぎることを意味します。チッピングは送りが高すぎるか、セットアップが剛性でないことを意味します。

5. 部品を測定。 運転中に寸法がドリフトするなら、熱膨張が関与しています — プログラムに触る前にクーラント供給を確認してください。

クーラントの選択はこれらすべてと相互作用します。高圧スルーツールクーラントはステンレスとチタンの穴あけを一変させます；アルミニウムではしばしば不要です。このトレードオフはCNC用切削油剤の選択で扱っています。

ツールホルダと剛性：隠れた変数

パラメータ表を正確にコピーしてもビビリが発生することがあります。表は剛性のあるセットアップを前提としているからです。ツールホルダの振れが0.02 mmあると、実質3枚刃が1枚刃になり、1つのエッジがほとんどの仕事をして早期に失敗します。油圧および焼き嵌めホルダは振れを0.005 mm以下に抑え、これはしばしば20%の速度向上よりも価値があります。

同じ論理がワーク保持にも当てはまります。バイスから80 mm突き出た部品は、工具よりもはるかに早くたわみます。より深い扱いは精密作業のためのツールホルダ選択をご覧ください。

BQUQではCNCラインで±0.005 mmに加工しており、その公差は切削速度、送り、ツールホルダ、治具が4つの別々の設定ではなく1つのシステムとして扱われて初めて達成できます。

一般的な部品ファミリーの切削速度と送り

部品ファミリー	材質	一般的なアプローチ
ヒートシンクのベースとフィン	アルミニウム 6063/6061	高Vc、低ae、深いap；エアブローで十分なことが多い
ロボットエンドエフェクタプレート	6061または7075	トロコイダル荒加工、仕上げ代0.3 mm
ステンレス継手	304/316	低Vc、一定送り、高圧クーラント
真鍮ギアとブッシング	C360真鍮	高Vc、食い付き防止のため送りを軽くしすぎない
チタンファスナー	Ti-6Al-4V	低Vc、鋭いエッジ、十分なクーラント、短い工具寿命を想定
試作ハウジング	混合	保守的な初回パス、測定、その後最適化

このような部品には、角柱形状にCNCフライス加工、回転形状にCNC旋削を同じ注文で行うことがよくあります。両方と仕上げが必要な場合、当社のCNC加工サービスが素材から検査までの全工程をカバーします。

よくある質問

Q: CNCフライスでアルミニウムに使用すべき表面速度は？

A: 6061および7075アルミニウムを超硬ソリッド工具で加工する場合、表面速度300～500 m/min、1刃あたり0.05～0.15 mmから始めます。アルミニウムは高速に十分耐えるため、工具寿命は通常、熱よりも切りくず排出と構成刃先に制限されます。切りくずが刃に溶着する場合は、速度を下げる前に1刃あたりの送りを増やしてください。

Q: 304ステンレスの工具がすぐに折れるのはなぜ？

A: ステンレスはエッジが切削ではなくこする瞬間に加工硬化します。1刃あたりの送りを0.04～0.10 mmに保ち、工具を切削中に決して滞留させないでください。コーティング超硬、エッジに向けた高圧クーラントを使用し、表面速度を60～100 m/minに下げます。インサートが数分で失敗するなら、おそらく速すぎるのではなく遅すぎます。

Q: 表面速度からRPMを計算するには？

A: n = 1000 × Vc ÷ (π × D) を使用します。ここでVcは表面速度（m/min）、Dは工具直径（mm）です。12 mmの工具で350 m/minなら、1000 × 350 ÷ 37.7で約9,280 RPMです。主軸がそこに達しない場合、RPMを上限とし、より低い実効表面速度を受け入れます。

Q: トロコイダルミリングと従来の荒加工のどちらを使うべき？

A: トロコイダルまたはダイナミックミリングは、半径方向の関与5～15%、軸方向切込み最大3×工具直径を使用します。半径方向のたわみを減らし、摩耗をより多くの刃長に分散し、薄肉、深いポケット、硬質材に適しています。半径方向の関与50～100%での従来の荒加工は、プログラムが速く、開放的で剛性のある部品に適しています。

Q: これらの切削速度と送りはCNC旋削にも適用されますか？

A: 表面速度についてははい、ただし旋削の送りは1刃あたりではなく1回転あたりです。一般的な荒加工送りは、アルミニウムで0.2～0.4 mm/rev、鋼で0.15～0.3、ステンレスとチタンで0.1～0.2です。仕上げは0.05～0.15 mm/revに落ち、通常は表面仕上げのために0.4～0.8 mmのノーズ半径と組み合わせます。

切削速度と送り：材質別の実践的な開始値

切削速度と送り：材質別の実践的な開始値