旋盤加工：S45CにおけるノーズRが仕上げ面粗さに与える影響と仕上げ代、クーラントの有無の効果

NC旋盤

2024.12.14

旋盤加工では、被削材や工具形状に応じた条件設定が仕上げ面の品質に大きく影響します。S45C（機械構造用炭素鋼）は加工性が良好なため、適切な仕上げ代（仕上げしろ）と切削条件を設定すれば、高品質な仕上げが可能です。本記事では、ノーズRが仕上げ面粗さに及ぼす影響、適切な仕上げ代の設定方法、およびクーラントの有無による加工結果の違いについて詳しく解説します。

1. ノーズRと仕上げ面粗さの関係

ノーズR（インサートチップ先端半径）は、加工面に残る波形（リッジ）の大きさを左右し、仕上げ面粗さを決定づける重要な要因です。

(1) ノーズRの大きさと仕上げ面の特徴

ノーズRが大きい場合（例：0.8～1.2 mm）
- 切削負荷が分散され、振動が抑えられるため、滑らかな仕上げ面が得られます。
- 加工面の波形が小さくなり、仕上げ面粗さ（RzやRa）が小さくなる。
- ただし、切削抵抗が増すため、剛性の低い機械では振動が発生する可能性があります。
ノーズRが小さい場合（例：0.2～0.4 mm）
- 工具が鋭利で、切削抵抗が低く、加工が軽快になります。
- しかし、ノーズRが小さいため、加工面に細かい波形（リッジ）が残りやすく、粗さが大きくなる傾向があります。

(2) 送り量とノーズRによる仕上げ面粗さの計算

仕上げ面粗さ RaR_aRa は、次の式で概算できます：Ra=f28⋅rR_a = \frac{f^2}{8 \cdot r}Ra=8⋅rf2

fff：送り量（mm/rev）
rrr：ノーズR（mm）

例：S45Cを加工する場合

ノーズR = 0.8 mm、送り量 = 0.1 mm/revRa≈0.128⋅0.8=0.00156 mmR_a \approx \frac{0.1^2}{8 \cdot 0.8} = 0.00156 \, \text{mm}Ra≈8⋅0.80.12=0.00156mm
ノーズR = 0.4 mm、送り量 = 0.2 mm/revRa≈0.228⋅0.4=0.0125 mmR_a \approx \frac{0.2^2}{8 \cdot 0.4} = 0.0125 \, \text{mm}Ra≈8⋅0.40.22=0.0125mm

ノーズRが大きいほど、送り量を増やしても滑らかな仕上げ面が得られます。