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Oct 10, 2023

作業に適したツールホルダー

I portautensili svolgono un ruolo chiave nel collegare gli elementi per massimizzare la lavorazione.

ツールホルダーは、加工パフォーマンスを最大化するために要素を接続する上で重要な役割を果たしますが、いくつかの異なるスタイルが利用可能であり、最適なものは作業によって異なります。 標準ツールホルダと、精密な高速加工に最適なツールホルダとを区別する重要な特性を考慮してください。 機械工場は、一貫して高品質で安全な動作を実現する高速ツール ホルダーを選択するために、バランス、テーパー接触、精度に重点を置く必要があります。 アラン・ミラー氏、エンジニアリングマネージャーBIG Kaiser 精密ツーリングでは、これら 3 つの側面が医療メーカーにとって最優先事項である理由を説明し、それぞれの達成可能な成果を明らかにします。

高い加工精度を実現するには、ツール ホルダーがスピンドル内に正確に位置決めされ、アキシアル荷重とラジアル荷重に対する強固な接続を提供できるように、テーパーを非常に厳しい公差で製造する必要があります。 機械の内外での優れた再現性により、一貫性が維持されます。 必要な要件は、使用するツール ホルダーのタイプ (HSK、CAT/BT、およびポリゴン スタイル) によって異なります。

HSK は中空シャンクテーパーで、A、E、F などのタイプがあり、ラジアル剛性と高速精度を提供します。 このタイプのテーパーは非常に短く (25mm、32mm、40mm、50mm、63mm、80mm、100mm、125mm)、ラジアル接続とアキシャル接続のための内部機構が含まれています。

「これは中空のテーパーであり、小さいため、材料の選択は非常に重要です」とミラー氏は言います。 「HSK は、中空コアの内側に指を入れ、テーパーを引っ張って伸ばしてスピンドルに戻します。肉厚は非常に薄く、非常に高品質の鋼材を使用することが非常に重要です。そのため、私たちは金型を使用します。」非常に小さなテーパー用の鋼です。」

HSK タイプのもう 1 つの重要な考慮事項は、熱処理後のクランプ機能の仕上げです。 指が内側に伸びて中空テーパー内のフィーチャーを掴むため、熱処理後にフィーチャーが正しい位置に確実に完成するようにすることで、スピンドル内でより正確な再現性が得られます。

CAT および BT スタイル一般的な急テーパーツールホルダーは、より伝統的なスタイルの円錐形をしています。 どちらもテーパー比は 7:24 で、ホルダーを機械のスピンドル内に固定するには保持ノブまたはプル スタッドが必要です。 機械が掴んで引っ張ると、スピンドルが拡張してテーパー接触を確保します。 スピンドルのサイズが大きくなり円錐形状になっているため、速度が大幅に増加するとテーパーが開きます。 スピンドルが開くと、クランプ ユニットの力によってホルダーがスピンドルの奥深くに引き込まれ、ツール ホルダーの精度がある程度失われます。

この問題に対処するために、BIG Kaiser の BIG-Plus スピンドル システムでは、シャンクがスピンドル テーパとスピンドル面に同時に接触することができ、ツール ホルダーのフランジ面の接触直径が大きくなるため、ツールの剛性が向上します。 より大きな面接触とテーパ接触が連携してたわみに耐えます。

ポリゴンテーパータ​​イプ機械主軸と工具ホルダーの面とテーパを接触させ、高い再現性を確保します。 多角形の設計により、自動センタリングも可能になり、精度が向上します。 ただし、このタイプは傾斜があるため研削が難しく、精度を出すには高級な機械が必要です。

主軸速度が増加するにつれて、必要なツールホルダーのバランスを確保することがより重要になります。 バランスの取れたツールホルダーにより、ユーザーは最高のスピンドル速度と送り速度で稼働できると同時に、ツール寿命、表面仕上げ、スピンドル寿命を最大化できます。 バランス調整により、エンドミルの刃先が常に材料と噛み合うようになり、びびりや表面仕上げ品質の低下が防止されます。

「バランスについては、高速で動作するアンバランスな質量によって生成される横荷重について話しています」とミラー氏は説明します。 「つまり、工作機械のスピンドルのベアリングが、切削工具のビジネスエンドにおける実際の切削性能に影響を与える可能性があります。これを考慮することは非常に重要であり、2017 年にリリースされた新しい ISO ツールホルダー バランス規格があります。ユーザーが要件を満たすのを支援します。」

更新された ISO 16084 規格では、安全で生産性の高い加工のためのすべての変数が考慮されています。 そしてミラー氏は、不均衡を引き起こす可能性のある追加のより複雑な要因も考慮していると述べています。 工具の不均衡によって生じるスピンドルベアリングの許容荷重を考慮に入れることで、スピンドルと工具間の相互作用に焦点を当てます。

バランスを確保する最良の方法は、ツール ホルダーを完全なアセンブリとして測定することです。 最終的には、これによりツールのパフォーマンスが向上します。 また、各部分のバランスを個別に調整することはできますが、これは最高レベルの全体的なバランスを保証するものではありません。

バランスをとることの利点は次のとおりです。

• 最適な表面仕上げ

• 機械の持続可能性、より優れた部品形状

• スピンドル寿命の延長

ミラー氏はまた、「バランスに対処する場合、追加のバランス調整が役に立たなくなるプラトーに達する可能性もあります。目標は正確にバランスをとることができますが、私たちはそれに多くの時間を費やすことになるでしょう」と警告しています。 「どのツールも同じ量のバランスを達成しようとしているので、多かれ少なかれ安定します。どれだけバランスを調整しても、ツールのパフォーマンスは変わりません。」

品質の向上は工具の精度に左右され、工具の振れが大きく影響します。 ツールホルダーの振れが非常に低いため、ユーザーは品質が向上し、切削が改善され、一貫性が高まり、コストが削減されます。

「振れ精度は非常に重要な考慮事項です」とミラー氏は付け加えます。 「振れが少ないと部品の品質が向上し、切削工具の寿命が向上し、安定性が向上し、稼働時間が長くなり、工具の破損が少なくなります。」

BIG Kaiser は、以下を使用して振れを低減するツール ホルダーを設計および加工しています。

精密材料– 精密に選択された材料、製造、熱処理。貫通硬化された H13 高級工具鋼で作られたプルスタッドを含め、すべての機能が精密研磨されています。

高い同心度– 各コレットは 100% 同心度が検査され、ノーズでの振れが 0.00004 インチ以内であることが保証されます。

スリムなデザインのオプション– さまざまなインターフェースにより、拡張の必要性が減り、干渉を回避できます

特殊ナット– より効率的なクーラント供給が可能で、振れやその他の問題を引き起こす可能性のある小さなホルダーコンポーネントを保護します

チャック本体内部テーパー接触長の増加– コレットのオーバーハングが減少し、剛性、クランプ、振れ精度が向上します。

浅いコレットテーパー、肉厚設計– 同心度を改善し、びびりやたわみを低減して表面仕上げを改善し、切削工具の寿命を延ばします。

Miller 氏が発見したように、一般的な顧客ベースのほとんどは、良好な振れを得るために 0.0003 インチから 0.0005 インチのガイドラインに従っています。 ただし、これでは切削工具の潜在的な寿命の約 50% ～ 60% しか得られない可能性があります。

「当社のプログラムは、精度の高い工具アセンブリを確実に提供できるよう、直径が 0.0001 インチ、直径の 4 倍まで縮小されています。当社のすべてのコレット チャックと仕上げ工具ホルダーは、振れ精度が良好と考えられている値よりも約 3 倍から 5 倍優れていることを保証します」とミラー氏は言います。 」

振れは切削抵抗にも影響を及ぼし、振動を引き起こし、最終的には加工精度を阻害する可能性があります。

「振動は、主に切断速度や回転速度に遡って、切断パラメータの機能に影響を及ぼします」とミラー氏は説明します。 「振動を感じている人への最善のヒントは、どちらかの方向に速度を調整し、車線を変更し、調和のとれた状況に陥ることです。」

BIG Kaiser が開発した将来の開発には、金属切削用の液体クーラントを不要にする CO2 冷却システム用のツール ホルダーなどがあります。 機械加工プロセス内で医療部品が持つ汚染の量を減らしながらも切削工具を冷却するため、ユーザーは長い工具寿命を得ることができます。 これらの機能はメガ マイクロ チャックに組み込まれており、スリムなナットとテーパー設計が特徴で、マイクロ ドリルやエンドミルとのアプリケーションでの干渉を防ぎます。 ノッチフリーナットにより振動や騒音を防止し、バランスと同心度に優れています。

「ジェットクーラントナットは、医療界にとってますます重要になっている二酸化炭素冷却方式の加工に特化した独自のコンポーネントを提供できるようなタイプの開発を中心に設計されました」とミラー氏は結論づけています。

株式会社ビッグカイザー精密工具 https://www.bigkaiser.com

著者について: ミシェル・ジェイコブソンは、TMD の副編集長です。 彼女への連絡先は 216.393.0323 または[email protected]。

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