切削速度計算の基本知識

切削速度計算式の意味

機械加工における回転数の計算式は以下の通りです。

この式は、工作物や工具の直径と、材質に応じた適切な切削速度から、機械に設定すべき回転数を算出するためのものです。切削速度は材質や工具によって推奨値が定められており、それを基準に計算を行います。

各パラメータの役割

計算式に登場する各パラメータには、それぞれ重要な意味があります。

切削速度（V）は、刃物が材料を切削する際の速度を表します。材質によって適切な値が異なり、例えばアルミニウムは80-150m/min、一般鋼材は50-100m/min程度が目安とされています。

直径（D）は、旋盤加工では被削材の直径、フライス加工では工具の直径、穴あけ加工ではドリルの直径を指します。この値によって回転数が大きく変わります。

直径が小さいほど回転数を高く設定する必要があり、直径が大きいほど回転数は低くなります。これは、周速を一定に保つための必然的な関係です。

具体的な計算例とデータ

実例1：アルミニウム材の旋盤加工

最も一般的な加工条件での計算例を見てみましょう。

この条件で計算すると：

N = 1000 × 80 / (3.14159 × 50)
N = 80000 / 157.08
N ≒ 509 min⁻¹（rpm）

つまり、旋盤の回転数を約500rpmに設定すれば適切な切削速度が得られます。

実例2：鉄鋼材の旋盤加工

計算：

N = 1000 × 60 / (3.14159 × 30)
N = 60000 / 94.25
N ≒ 637 min⁻¹（rpm）

材質別の切削速度目安

実践での活用ポイント

回転数設定の実務的な考え方

実際の現場では、計算値をそのまま使うのではなく、いくつかの要素を考慮して調整します。

送り速度との関係

回転数が決まったら、次は送り速度（f）の設定が必要です。送り速度は「mm/rev」で表され、1回転あたりにどれだけ工具が進むかを示します。

一般的な目安として、荒加工では0.2-0.5mm/rev、仕上げ加工では0.05-0.2mm/rev程度が使われます。材質が硬いほど、また直径が小さいほど、送り速度は控えめに設定します。

安全と品質を保つために

適切な回転数の設定は、単に計算式に従うだけでなく、以下の点にも注意が必要です。

計算値はあくまで基準であり、実際の加工では工具の状態、機械の剛性、クーラントの有無などによって最適値が変わります。特に初めての材質や形状を加工する際は、計算値よりも低めの回転数から始めて、徐々に上げていく方が安全です。

工具の異常な摩耗、ビビリ振動の発生、仕上げ面の粗さなどの問題が生じた場合は、回転数や送り速度の見直しが必要です。また、定期的に工具の状態を確認し、摩耗が進んでいる場合は切削条件を調整するか、工具を交換することが重要です。