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Jul 22, 2023

退屈なツールを最大限に活用する

Prodotto da Allied Machine & Engineering Co., Ltd. Alesatura fine, lavorazione sgrossatura,

アライド・マシン・アンド・エンジニアリング株式会社による

微細ボーリング、荒加工、大径ボーリングなど、用途に関係なく、ボーリング工具を最大限に活用することが重要です。 穴仕上げ用途では、作業現場でも高生産環境でも、精度が必要です。 退屈なツールを最大限に活用する方法をご紹介します。

どのような課題に直面する可能性があるか、またどのようなボーリング工具が作業に最適であるかを知ることは、アプリケーションで成功を収め、特定の仕上げ要件を満たすコンポーネントを製造するのに役立ちます。

ボーリング工具を最大限に活用するには、各作業固有の要件に従ってボーリング工具を選択する必要があることを覚えておくことが重要です。 特定の直径に穴を開けるためにボーリング工具を調整すると、工具のバランスが影響を受け、それが穴のサイズ、仕上げ、およびボーリング工具の貫通速度に影響を与えます。 通常、少量の作業では汎用性の高いボーリング工具がより有益であると考えられますが、大量の作業や、より厳しい公差や仕上げの要件が厳しい作業では、各用途で専用の工具を使用する必要があります。

もう 1 つの重要なヒントは、仕上がり不良の原因となるたわみを減らすために工具をできるだけ短く保つことです。 長さと直径の比は、ボーリング工具にとって非常に重要です。 理想的には、非減衰ボーリング システムの長さ対直径の比は 5xD 以下ですが、重金属、超硬、振動減衰技術を使用すると、最大 10xD のボーリングが可能になります。

Allied Machine のボーリング製品ラインのプロダクト マネージャー、ナタリー ワイズ氏は、「当社の Novitech モジュールは粘弾性流体を利用して振動を最小限に抑え、最大 10xD の穴深さを実現します。この振動減衰技術はボーリング工具の寿命を向上させるだけでなく、ボーリング工具の寿命も延長します」と述べています。優れた表面品質を実現しながら、スピンドルの寿命を延ばします。」

モジュール式ボーリング システムでは、ジョブに選択されたコンポーネントを考慮して、不要な長さを除去するように努めることが重要です。 ボーリング工具ソリューションに関しては、短くて堅牢であればあるほど良いからです。

大径ボーリング用途では、使用予定の機械にクイルが付いているかどうかを判断することが重要です。 クイルは、スピンドルを標準位置を超えて拡張するラム システムです。 ボーリングスピンドルとも呼ばれるクイルにはさまざまな直径があり、通常は 5 ～ 10 インチの間で、移動距離が数フィートになることがあります。

ある程度の深さのある大きな直径を穴あけする場合、クイルを使用すると穴あけ工具をできるだけ短くすることができ、これが工具が機能するかどうかの違いとなる可能性があります。 他のいくつかの要因にも留意することが重要です。 ノーズ半径が大きすぎたり、切込み深さが軽すぎたりすると、押し落ち（半径方向のたわみ）やビビリが発生し、仕上がりや工具寿命が低下します。

ボーリング工具とともに使用されるインサートも重要な役割を果たすため、インサートにも注目する必要があります。 適切な形状と材種は、加工される材料、取り除かれるストックの量、および必要な工具寿命に基づいて選択する必要があります。 さらに、コーティングとインサートのノーズ半径は、切込み深さに一致する必要があり、工具の性能に影響を与えます。 チップブレーカは性能にも影響を与えます。これは、切りくず処理がチップのチップブレーカの関数であることが多く、したがって成功か失敗かを決定する可能性があるためです。 成功を決めるのはツール自体だけではなく、マシンの能力でもあります。 たとえば、ボーリング工具の重量と工具モーメントを考慮すると、直径が大きいと問題が発生する可能性があります。 重量と工具モーメントは、スピンドル内に工具を保持するグリッパー システムの能力に影響を及ぼし、さまざまな問題を引き起こす可能性があり、工具交換システムの工具交換の実行またはマガジンへの工具の保管にも影響します。 もう 1 つの問題は、工具の直径と除去されるストックの量との闘いで使用可能な電力が問題になる可能性があります。 したがって、マシンの制限に留意することが明らかに重要です。

それにもかかわらず、アプリケーションのニーズに基づいてボーリング工具ソリューションを評価することが依然として重要です。 たとえば、モジュラー接続は、ボーリング用途に大きな利点をもたらします。 これらの接続により、特別な拡張の必要性が減るだけでなく、マシンへの適応も容易になります。 モジュラー接続により、シャンクをさまざまなスピンドルタイプに素早く交換できます。 さらに、システムの柔軟性を最大限に高め、複数のセットアップを可能にします。

モジュラー接続を使用すると、ツールを可能な限り短く、堅牢にすることができます。 エクステンション、レデューサー、延長マスターシャンクなど、ボーリング工具に長さを与えるために使用されるモジュール式コンポーネントを最適化することで、LxD 比を大幅に削減できます。

たとえば、深さ 300 ミリメートルの 75 ミリメートルの穴の場合、あるボーリング設定では 7xD 比が得られる一方で、同じ長さの別の設定では 5xD しかない可能性があります。 特にサイクルタイムを考慮すると、5xD セットアップは最終的には 7xD よりも優れたパフォーマンスを発揮します。

モジュラー接続に加えて、特定の用途に対して単一のボーリング工具とボーリングキットのどちらが最適なオプションであるかを考慮する必要もあります。

キットは柔軟性を提供しますが、単一のボーリングツールは最も必要なときに一貫性を提供します。 ジョブショップの場合、ショップの個別の要件に基づいて複数の直径範囲を可能にするボーリングキットを利用することが有益であることがよくあります。

最良のキット環境には、プロトタイプ部門、短期間のバッチ生産、少量生産のワンオフコンポーネント、修理部門などがあります。 基本的に、ボーリング キットは、さまざまな作業を行うためのボーリング工具を探している機械工にとって理想的です。 逆に、高度な生産環境では、個別のボーリング工具がより頻繁に使用されます。 工場が毎日生産を行っている場合、単一の工具セットアップにより工具コストが削減され、より狭い直径範囲に必要な一貫性が維持されます。

カスタムボーリング工具も、工具を選択する際に考慮すべきオプションです。 サイクルタイムの短縮やコンポーネントの品質の向上から、複数のボアを 1 つの操作に組み合わせてコストを削減するまで、特殊なボーリング工具はさまざまなメリットをもたらします。

同時に、多くの退屈なアプリケーションは既製のツールを実行できますが、特別なソリューションを必要とする独自のアプリケーションが常に存在します。 複雑な穴のプロファイルと工作機械のマガジンの制限により、複数の直径とステップを備えた 1 つの工具が必要になります。 もう 1 つの例は、ラインボーリング工具の開発です。これは、長さに関するボーリング工具の固有の制限と、別々の穴間の同心性、および各穴の真円度と直径の公差を達成する必要があるために作成されました。 最終的に、カスタムボーリングツールは多くの利点をもたらしますが、多くの場合、アプリケーションの特定のニーズに基づいて開発されます。

退屈なツールに関係なく、ツールから最大限のメリットを得るには対処しなければならない課題がよくあります。 表面仕上げを例に挙げてみましょう。 ボーリング工具は、特にワイパー形状のインサートを使用する場合、非常に良好な表面仕上げを実現できます。 ただし、必要な仕上げ要件を満たすには、送り速度、ノーズ半径、切込み深さも重要な役割を果たします。 通常は問題になりませんが、クーラントは、クーラントが維持されている限り、望ましい表面仕上げを達成するのに役立ち、工具寿命を向上させることができます。

ただし、いくつかの状況ではクーラントに関して慎重な考慮が必要です。 • 統合されたデジタル ツール - 一部のデジタル ボーリング ヘッドにはクーラント圧力制限があります。 これらの制限を超えると、ボーリング ヘッドの内部コンポーネントが損傷する可能性があります。 多くのショップでは 1000 psi のポンプを使用していますが、残念ながらシールの破損を引き起こす可能性があります。 特に仕上げボーリングではこのクーラント圧力は必要ありません。 多くの場合、切りくずは非常に小さいため、切りくずの排出には過剰であるため、切りくず制御が適切であれば、300 psi は十分許容可能です。 • 重荒加工用途 - 除去される素材の量が穴サイズとボディ直径の差よりも大きい場合、切りくず排出が妨げられる可能性があるため、そのような状況ではクーラントが大きな役割を果たします。 • CBN インサート – CBN は、クーラントの使用時に発生する可能性がある熱衝撃に十分に対応できません。 ほとんどの場合、CBN は問題を防ぐために空運転されます。

合成クーラントは内部損傷を引き起こし、精度を低下させる可能性があるため、最終的には、ボーリング工具の内部コンポーネントには水溶性クーラントが最適である傾向があります。

切りくず排出は、仕上げ加工よりも荒加工の際に大きな問題となりますが、チップの選択によって大きな違いが生じる重要な領域です。 形状は、穴あけする材料と除去する素材の量に基づいて慎重に選択する必要があります。

注目すべきもう 1 つの側面は、ボーリング ツール本体およびエクステンションやレデューサーなどの追加のモジュール式コンポーネントの直径と、除去される素材の量です。 除去されるストックが穴のサイズと本体の直径の差を超える場合、切りくずの排出が妨げられる可能性があり、ボーリング工具や場合によってはワークピースに損傷を与える可能性があります。 全体的に見て、切りくずが短いほど切りくず排出が良くなるため、工具の選択とアプリケーション自体に注意することで切りくず形成が改善されます。

新しいインサート コーティングが導入されるのと同様に、ボーリング工具全体にも継続的な改善と何らかの革新が見られる可能性があります。 他の業界と同様に、以前は一回限りまたは少量の特殊な用途でのみ使用されていたテクノロジーが、より一般的な日常的な用途に移行し、より低コストで利用しやすくなります。

最終的には、すべてではないにせよ、調整可能なボーリング工具のほとんどがデジタル化されるでしょう。 また、調整可能なボーリング工具が別のモジュールや携帯電話によって調整されることも一般的になるかもしれません。 あまり知られていないかもしれませんが、同様のテクノロジーが現在市場に存在しています。

しかし、機械加工業界はこれらの進歩を待っており、ボーリング工具から最大のメリットを得るには、どの工具ソリューションが作業環境で最も効果的であるか、またこれらの工具が潜在的な課題をどのように克服できるかを検討する必要があります。

すでに開けられた穴または中抜きされた穴を拡大すること。 一般的に、一点旋盤タイプの工具を使用して、事前に開けた穴をツルーティングする作業です。 ボーリング加工は基本的に内径旋削加工であり、通常は 1 点の切削工具で内部形状を形成します。 一部の工具は、切削力のバランスをとるために 2 つの切れ刃を備えています。

既存の穴を寸法公差内に収めるために使用される単一点または複数点の精密工具。 ヘッドは標準ツールホルダに取り付けられ、直径範囲内でヘッドを微調整できる機構を備えています。

機械、ワーク、切削工具に関わる振動の状態。 この状態が一度発生すると、問題が解決されるまで自然に続くことがよくあります。 びびりは、ワークに一定の間隔で線や溝が現れることで識別できます。 これらの線や溝は、カッターの歯がワークピースの内外で振動するときに発生し、その間隔は振動の周波数によって異なります。

機械加工中に工具とワークピースの界面での温度上昇を軽減する液体です。 通常、可溶性または化学混合物（半合成、合成）などの液体の形をとりますが、加圧空気またはその他のガスの場合もあります。 水は多量の熱を吸収する能力があるため、冷却剤およびさまざまな切削コンパウンドの媒体として広く使用されており、水とコンパウンドの比率は加工作業によって異なります。 切削液を参照してください。 半合成切削液。 可溶性油切削液。 合成切削油。

高温高圧下で窒化ホウ素から製造された結晶。 最大 70 HRC までの難削鉄およびニッケル基材料の切削に使用されます。 ダイヤモンドに次いで2番目に硬い素材。 超砥粒工具を参照してください。

ワークの加工面に対して直角な方向で測定した、ワークの切り込みの底から未切削面までの距離。

切削中のワークに対する工具全体の位置の変化率。

軸に垂直な平面内で移動するカッターの面にある金属を除去する刃。 加工面をなぞる刃先です。 平面の幅は、カッターの 1 回転あたりの送りと同じである必要があります。 これにより、どのインサートでもワーク表面全体をワイプし、高送り速度で良好な表面仕上げを実現できます。