ハードターニングを使用して研削時間を短縮

特定の用途では、ハードターニングは、研削を不要にする公差と表面仕上げを提供できます。非常に厳しい公差の仕事の場合、ハードターニングは効果的な前仕上げ作業としても役立ちます。硬化した部品を正味の形状の数千インチ以内に機械加工すると、除去する必要のある材料の量を最小限に抑えることで、研削が高速化されます。

カリフォルニア州オックスナードにあるハースオートメーションの製造施設が、研削を終える前に旋盤のスピンドルシャフトを激しく回転させるのはまさにそのためです。同社は他のさまざまな機械部品を最終的なサイズと表面仕上げの仕様にハードターニングしますが、プレフィニッシング操作としてハードターニングを使用するのはこれが初めてです。これにより、IDとODの研削が速くなるだけでなく、熱処理後のシャフト表面の歪みによって生じる研削の中断状況も解消されました。

歪みのジレンマ

ハードターニングをスピンドルシャフトの製造プロセスに統合するという同社の動きは、表面の歪みの問題に拍車をかけました。予測できない歪みにより、シャフトの内径と外径を正確に特定することが困難になりました。つまり、最初に材料の高いスポットをノックダウンするために、最悪のシナリオ（最大の外径、最小の内径）に対して研削操作を設定する必要がありました。これにより、必要なパス数が増えるだけでなく、研削が中断される状態が発生し、ホイールの寿命に悪影響を及ぼしました。

Haasは、研削前に50年代半ばのRcスピンドルシャフトを回転させるための立方晶窒化ホウ素（CBN）インサートを備えたSL-40LCNC旋盤の1つを在庫しています。機械は、最大0.015インチの切込み深さで、内径と外径に対してそれぞれ1回のパスを取ります。 「当社のハードターニングプロセスは、±0.0003インチの直径公差を実現できますが、スピンドルシャフトの前仕上げ操作の要件はそれほど厳しくありません」とハースの工具マネージャーであるドンテラーは述べています。カットにより、シャフトの直径が仕上げサイズの0.003〜0.005インチになり、研削時間が50％短縮され、ホイールの寿命が延びます。

同社は主軸軸の加工にクーラントを使用していません。これは、比較的深い切り込み深さ（DOC）により、切り込みによって発生する熱の大部分を取り除くのに十分な大きさのチップが作成されるためです。これは、ハードターニングの目的です。ただし、非常に小さなDOCで公差の厳しい部品をハードターニングする場合、会社は切削ゾーンをクーラントで溢れさせます。 「切削深さが非常に浅い場合、チップは、より大きなチップが行う熱を実行するための質量が不足しています」とテラー氏は言います。 「追加の熱が部品に向けられるため、熱安定性を維持し、公差を維持するために大量のクーラントを使用します。」

このような微細な切りくずは、工具先端の周りに「スチールウール」を形成する傾向もあるため、切削ゾーンを浸水させると、十分なクーラントが切りくずを通過して工具先端に到達します。 「ODハードターニングの場合、チップラッピングが発生した場合に備えて、可能であれば、反対方向からクーラントを供給することも役立ちます」とテラー氏は言います。 「高圧クーラントも別の方法ですが、クーラントをツールチップに正確に向ける必要があります。」