{
    "slug": "material-removal-rate",
    "title": "主軸出力別の材料除去レート：10 kW・20 kW",
    "description": "10 kW・20 kW 主軸における八種類のCNC合金の出力制約下の材料除去レート。単位出力表、公表ベンチマーク、計算例を掲載。見積もりと納期の概算にそのまま使える数値です。",
    "lang": "ja",
    "tables": [
        {
            "caption": "主軸出力10 kW・20 kW における荒加工MRR能力（出力制約・計算値）",
            "columns": [
                "材料・状態",
                "使用したK_p（kW / cm³/s）",
                "10 kW 旋削（cm³/min）",
                "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）",
                "20 kW 旋削（cm³/min）",
                "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）"
            ],
            "rows": [
                {
                    "材料・状態": "Aluminum 6061-T6 (wrought, ~95 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "0.76–0.90",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "425–505",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "340–405",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "850–1,010",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "680–810"
                },
                {
                    "材料・状態": "Aluminum 7075-T6 (wrought, ~150 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "0.76–0.90",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "425–505",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "340–405",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "850–1,010",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "680–810"
                },
                {
                    "材料・状態": "Carbon steel 1045 (190–220 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "1.70–2.32",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "165–225",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "130–180",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "330–450",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "260–360"
                },
                {
                    "材料・状態": "Alloy steel 4140 (Q&T, 280–320 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "2.18–3.29",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "115–175",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "90–140",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "230–350",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "180–280"
                },
                {
                    "材料・状態": "Stainless 304 (annealed, 150–180 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "1.64–2.94",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "130–235",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "105–190",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "260–470",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "210–380"
                },
                {
                    "材料・状態": "Stainless 316 (annealed, 150–180 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "1.64–2.94",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "130–235",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "105–190",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "260–470",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "210–380"
                },
                {
                    "材料・状態": "Titanium Ti-6Al-4V (annealed, 330–350 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "1.65–1.77",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "215–230",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "170–185",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "430–460",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "340–370"
                },
                {
                    "材料・状態": "Brass C36000 (free-cutting, 90–120 HB)",
                    "使用したK_p（kW / cm³/s）": "0.82–1.90",
                    "10 kW 旋削（cm³/min）": "200–465",
                    "10 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "160–370",
                    "20 kW 旋削（cm³/min）": "400–930",
                    "20 kW フライス・サイクル平均（cm³/min）": "320–740"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "10 kWのCNC機はアルミニウムでどのくらいの材料除去レートを出せますか？",
            "columns": [
                "出典",
                "機械・ケース",
                "材料",
                "MRR（cm³/min）",
                "注記"
            ],
            "rows": [
                {
                    "出典": "S5",
                    "機械・ケース": "40-taper VMC, stable roughing",
                    "材料": "Carbon steel",
                    "MRR（cm³/min）": "50–100",
                    "注記": "出典では3–6 in³/min"
                },
                {
                    "出典": "S5",
                    "機械・ケース": "40-taper VMC, HSM strategy",
                    "材料": "Aluminum",
                    "MRR（cm³/min）": "245–410",
                    "注記": "出典では15–25 in³/min"
                },
                {
                    "出典": "S5",
                    "機械・ケース": "50-taper / horizontal",
                    "材料": "Steel",
                    "MRR（cm³/min）": "100–200",
                    "注記": "40テーパ値の約二倍"
                },
                {
                    "出典": "S6",
                    "機械・ケース": "120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed)",
                    "材料": "Aluminum 7050",
                    "MRR（cm³/min）": "5,160",
                    "注記": "競合他社のPCD工具、ケース1"
                },
                {
                    "出典": "S6",
                    "機械・ケース": "120 kW, 27,000 rpm",
                    "材料": "Aluminum 7050",
                    "MRR（cm³/min）": "7,465",
                    "注記": "RAL90コーティング、同一ケース"
                },
                {
                    "出典": "S6",
                    "機械・ケース": "120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W)",
                    "材料": "Aluminum (cutter diameter 50 mm)",
                    "MRR（cm³/min）": "7,000",
                    "注記": "60分で420,000 cm³を除去"
                },
                {
                    "出典": "S8",
                    "機械・ケース": "Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hp comparison",
                    "材料": "Aluminum",
                    "MRR（cm³/min）": "165",
                    "注記": "切削出力1.1–3.0 kWで10.1 in³/min"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "同じ10 kW主軸で、304ステンレスは6061よりどれだけ遅いですか？",
            "columns": [
                "材料",
                "状態",
                "ISO",
                "硬さ（HB）",
                "K_p（kW / cm³/s）",
                "出典（低値 / 高値）"
            ],
            "rows": [
                {
                    "材料": "Aluminum 6061-T6",
                    "状態": "wrought, T6",
                    "ISO": "N",
                    "硬さ（HB）": "~95",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "0.76–0.90",
                    "出典（低値 / 高値）": "S4 / S3"
                },
                {
                    "材料": "Aluminum 7075-T6",
                    "状態": "wrought, T6",
                    "ISO": "N",
                    "硬さ（HB）": "~150",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "0.76–0.90",
                    "出典（低値 / 高値）": "S4 / S3 — take the upper end for 7075"
                },
                {
                    "材料": "Carbon steel 1045",
                    "状態": "hot-rolled / normalized",
                    "ISO": "P",
                    "硬さ（HB）": "190–220",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "1.70–2.32",
                    "出典（低値 / 高値）": "S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB)"
                },
                {
                    "材料": "Alloy steel 4140",
                    "状態": "quenched and tempered, 28–32 HRC",
                    "ISO": "P",
                    "硬さ（HB）": "280–320",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "2.18–3.29",
                    "出典（低値 / 高値）": "S3 (280–320 HB) / S4 (220–420 HB upper bound)"
                },
                {
                    "材料": "Stainless 304",
                    "状態": "annealed",
                    "ISO": "M",
                    "硬さ（HB）": "150–180",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "1.64–2.94",
                    "出典（低値 / 高値）": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)"
                },
                {
                    "材料": "Stainless 316",
                    "状態": "annealed",
                    "ISO": "M",
                    "硬さ（HB）": "150–180",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "1.64–2.94",
                    "出典（低値 / 高値）": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)"
                },
                {
                    "材料": "Titanium Ti-6Al-4V",
                    "状態": "annealed",
                    "ISO": "S",
                    "硬さ（HB）": "330–350",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "1.65–1.77",
                    "出典（低値 / 高値）": "S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB)"
                },
                {
                    "材料": "Brass C36000",
                    "状態": "leaded free-machining",
                    "ISO": "N",
                    "硬さ（HB）": "90–120",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "0.82–1.90",
                    "出典（低値 / 高値）": "S3 / S4 — see the conflict register"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "10 kWの機械で4140鋼を加工する場合、MRRはどのくらいで計画すべきですか？",
            "columns": [
                "材料",
                "K_p（kW / cm³/s）",
                "工具先端のP_c（kW）",
                "主軸入力P_spindle（kW）",
                "10 kW主軸の負荷（%）"
            ],
            "rows": [
                {
                    "材料": "Aluminum 6061-T6",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "0.90",
                    "工具先端のP_c（kW）": "1.29",
                    "主軸入力P_spindle（kW）": "1.5",
                    "10 kW主軸の負荷（%）": "15"
                },
                {
                    "材料": "Carbon steel 1045",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "2.32",
                    "工具先端のP_c（kW）": "3.33",
                    "主軸入力P_spindle（kW）": "3.9",
                    "10 kW主軸の負荷（%）": "39"
                },
                {
                    "材料": "Alloy steel 4140",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "3.29",
                    "工具先端のP_c（kW）": "4.72",
                    "主軸入力P_spindle（kW）": "5.6",
                    "10 kW主軸の負荷（%）": "55"
                },
                {
                    "材料": "Stainless 304",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "2.94",
                    "工具先端のP_c（kW）": "4.21",
                    "主軸入力P_spindle（kW）": "5.0",
                    "10 kW主軸の負荷（%）": "50"
                },
                {
                    "材料": "Titanium Ti-6Al-4V",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "1.77",
                    "工具先端のP_c（kW）": "2.54",
                    "主軸入力P_spindle（kW）": "3.0",
                    "10 kW主軸の負荷（%）": "30"
                },
                {
                    "材料": "Brass C36000",
                    "K_p（kW / cm³/s）": "1.90",
                    "工具先端のP_c（kW）": "2.72",
                    "主軸入力P_spindle（kW）": "3.2",
                    "10 kW主軸の負荷（%）": "32"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "チタンの荒加工は主軸出力で制約されますか？",
            "columns": [
                "項目",
                "値",
                "読み方"
            ],
            "rows": [
                {
                    "項目": "K_p (unit power)",
                    "値": "1.65–1.77 kW per cm³/s",
                    "読み方": "4140より低い — 主軸はボトルネックではない"
                },
                {
                    "項目": "10 kW turning ceiling",
                    "値": "215–230 cm³/min",
                    "読み方": "出力上は一般的な現場の実運用より大きい"
                },
                {
                    "項目": "10 kW milling ceiling, cycle avg",
                    "値": "170–185 cm³/min",
                    "読み方": "切削関与率80%でのサイクル平均"
                },
                {
                    "項目": "20 kW turning ceiling",
                    "値": "430–460 cm³/min",
                    "読み方": "上限が二倍になるだけで、許容切削量は変わらない"
                },
                {
                    "項目": "Actual limiter",
                    "値": "Heat and tool life",
                    "読み方": "切削条件表の速度で高圧クーラントを使って運転すること。クーラントは前提条件であり、選択肢ではない"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "20 kW主軸にすると除去レートは二倍になりますか？",
            "columns": [
                "パラメータ",
                "Ø12工具（計算例）",
                "Ø20工具（参考例）"
            ],
            "rows": [
                {
                    "パラメータ": "Tool",
                    "Ø12工具（計算例）": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill",
                    "Ø20工具（参考例）": "Ø20 mm — an example, not a recommendation"
                },
                {
                    "パラメータ": "Radial width a_e (mm)",
                    "Ø12工具（計算例）": "6",
                    "Ø20工具（参考例）": "10"
                },
                {
                    "パラメータ": "Axial depth a_p (mm)",
                    "Ø12工具（計算例）": "6",
                    "Ø20工具（参考例）": "10"
                },
                {
                    "パラメータ": "Feed speed V_f (mm/min)",
                    "Ø12工具（計算例）": "2,388",
                    "Ø20工具（参考例）": "2,000"
                },
                {
                    "パラメータ": "MRR (cm³/min)",
                    "Ø12工具（計算例）": "86",
                    "Ø20工具（参考例）": "200"
                },
                {
                    "パラメータ": "Cutting time for 25 cm³",
                    "Ø12工具（計算例）": "17.5 s",
                    "Ø20工具（参考例）": "7.5 s"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "同じ機械で、フライスのMRRが旋削より低いのはなぜですか？",
            "columns": [
                "手順",
                "ルール",
                "6061-T6、10 kW"
            ],
            "rows": [
                {
                    "手順": "1",
                    "ルール": "Turning ceiling: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, rounded to 5 cm³/min",
                    "6061-T6、10 kW": "425–505"
                },
                {
                    "手順": "2",
                    "ルール": "Milling column = 0.8 × the rounded turning column, rounded to 5 cm³/min",
                    "6061-T6、10 kW": "340–405"
                },
                {
                    "手順": "3",
                    "ルール": "20 kW columns = 2 × the 10 kW columns (exact doubling)",
                    "6061-T6、10 kW": "850–1,010 turning / 680–810 milling"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "荒加工時の主軸負荷は何%を目標にすべきですか？",
            "columns": [
                "パラメータ",
                "値",
                "根拠"
            ],
            "rows": [
                {
                    "パラメータ": "Rated spindle power P_rated",
                    "値": "10 / 20 kW",
                    "根拠": "一般的なVMCの二つの出力クラス"
                },
                {
                    "パラメータ": "Drive efficiency η",
                    "値": "0.85",
                    "根拠": "計画上の前提であり実測値ではない。工作機械メーカーのデータで確認すること"
                },
                {
                    "パラメータ": "Roughing load factor L",
                    "値": "0.75",
                    "根拠": "目標帯70–85%の中間値（S5）"
                },
                {
                    "パラメータ": "Usable cutting-power factor",
                    "値": "0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64",
                    "根拠": "定格出力の各kWあたり切り屑に届くのは0.64 kWのみ"
                },
                {
                    "パラメータ": "Tool condition",
                    "値": "Sharp carbide",
                    "根拠": "K_p表は切れの良い切削工具を前提にまとめている"
                },
                {
                    "パラメータ": "Milling in-cut factor",
                    "値": "0.80",
                    "根拠": "S5の計算例：サイクルの80%が切削"
                },
                {
                    "パラメータ": "Coolant and setup",
                    "値": "Stable, no chatter",
                    "根拠": "鋼・ステンレスはフラッド乳化油、チタンは高圧クーラント、アルミはフラッドまたはMQL"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "フライスと旋削のMRR計算式は何ですか？",
            "columns": [
                "手順",
                "数量",
                "値"
            ],
            "rows": [
                {
                    "手順": "1",
                    "数量": "Removal volume V",
                    "値": "50 × 50 × 10 mm pocket = 25 cm³"
                },
                {
                    "手順": "2",
                    "数量": "Tool and engagement",
                    "値": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/tooth; a_e = a_p = 6 mm"
                },
                {
                    "手順": "3",
                    "数量": "Spindle speed n = 1,000 × V_c / (π × D)",
                    "値": "7,958 → take 7,960 rpm"
                },
                {
                    "手順": "4",
                    "数量": "Feed speed V_f = n × z × f_z",
                    "値": "7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min"
                },
                {
                    "手順": "5",
                    "数量": "MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,000",
                    "値": "6 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min"
                },
                {
                    "手順": "6",
                    "数量": "Cutting time T = V / Q",
                    "値": "25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s with 20% non-cutting)"
                },
                {
                    "手順": "7",
                    "数量": "Power check P_c = K_p × Q, spindle input P_c / 0.85",
                    "値": "0.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% of 10 kW"
                },
                {
                    "手順": "8",
                    "数量": "Reading",
                    "値": "Spindle only 15% loaded — the Ø12 cutter in a 50 mm pocket is tool-limited; the 425 cm³/min ceiling would need V_f 11,806 mm/min, five times beyond this cutter"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "MRRから加工時間へはどう換算しますか？",
            "columns": [
                "レートケース",
                "Q（cm³/min）",
                "25 cm³の所要時間（秒）"
            ],
            "rows": [
                {
                    "レートケース": "Worked example toolpath (Ø12 in 6061)",
                    "Q（cm³/min）": "86",
                    "25 cm³の所要時間（秒）": "17.5"
                },
                {
                    "レートケース": "Ø20 cutter example",
                    "Q（cm³/min）": "200",
                    "25 cm³の所要時間（秒）": "7.5"
                },
                {
                    "レートケース": "6061 10 kW turning ceiling",
                    "Q（cm³/min）": "425",
                    "25 cm³の所要時間（秒）": "3.5"
                },
                {
                    "レートケース": "304 planning low end",
                    "Q（cm³/min）": "130",
                    "25 cm³の所要時間（秒）": "11.5"
                },
                {
                    "レートケース": "4140 milling planning low end",
                    "Q（cm³/min）": "90",
                    "25 cm³の所要時間（秒）": "16.7"
                }
            ]
        },
        {
            "caption": "このMRR数値は見積りにどの程度使えますか？",
            "columns": [
                "相違点",
                "出典A",
                "出典B",
                "本ページでの扱い"
            ],
            "rows": [
                {
                    "相違点": "304 / 316 unit power",
                    "出典A": "S3 handbook band 1.64–1.97 (150–200 HB, sharp tools)",
                    "出典B": "S4 energy-study value 2.94 (austenitic 150–275 HB)",
                    "本ページでの扱い": "1.64–2.94の全帯域を表に残す。硬度と工具が有利な側で確認されない限り、130 cm³/minの低値側から見積ること"
                },
                {
                    "相違点": "C36000 unit power",
                    "出典A": "S3 leaded brass 0.82",
                    "出典B": "S4 leaded brass 1.90",
                    "本ページでの扱い": "0.82は真鍮の物理（K_p ≈ k_c / 1,000、k_c ≈ 800 N/mm²）と整合するため0.82側を優先する。200–465の帯域は登録された包絡範囲として残す"
                },
                {
                    "相違点": "1045 / 4140 ranges",
                    "出典A": "S3 by 20 HB steps",
                    "出典B": "S4 220–420 HB envelope",
                    "本ページでの扱い": "相違ではない。範囲は硬度に対応している。出典の不一致として扱わないこと"
                }
            ]
        }
    ]
}