収益性の高いツールパス

アダプティブミリング。ダイナミックモーション。ハイパーミル。利益フライス加工。ボリュームミル。波形加工。あなたが生計を立てるために部品を機械加工する幸運な人の 1 人である場合、50 ～ 50 の確率で、これらのいずれか、または同等の高性能プログラミング テクノロジを使用して、チップの薄化、継続的なエンゲージメント、高軸およびショップのマシニング センターの低径切削ツールパス。

ある CAM システムと別の CAM システムの利点を比較検討するつもりはありません。なぜなら、それらはすべて非常に優れているためです。実際、10 年前に利用可能だったものよりもはるかに優れています (機械加工業）。そうは言っても、彼らにチャンスを与えてください。各CAMプロバイダーは、使いやすさ、生産性の向上、ツールパスの精度など、ソフトウェアを最高にするいくつかの機能をリストアップします.どちらが正しいですか？答えは非常に簡単です。状況によります。

ここに議論はありません

繰り返しますが、今日は議論を解決しようとはしません。慎重に作成されたテスト カット、またはおそらく何年にもわたる毎日の使用によってのみ、このしばしば過熱する議論が終了します。より重要な質問は次のとおりです。テクノロジーを正しく適用していますか?選択した CAM パッケージは、ユーザーに最大限のメリットを提供していますか?それとも、切削工具の選択の悪さ、弱いワーク保持、疲れたツールホルダー、さらには工作機械自体によって妨げられていますか?

見つけるべきいくつかの非常に良い理由があります。ニュージャージー州フェアローンにある Sandvik Coromant Co. の航空宇宙エンジニアである John Giraldo 氏は、彼が最近一緒に働いた Tier II の航空宇宙メーカーは、高効率ツールパスを採用した後、ワスパロイ LPT (低圧タービン) 部品の機械加工の生産性を 198% 向上させたと語った。 Sandvik Coromant の Plura HFS エンドミルの 1 つを使用した戦略。また、Tier IV のモータースポーツ サプライヤーは、チタン ホイール ハブを加工する際に、工具寿命を 2 倍にし、スループットを 3 倍にする同様のアプローチを使用しました。

「航空宇宙産業では、チタンおよびニッケル基合金の高送り側面フライス加工に対する需要が高まっています。 「従来のツールパスは、これらの加工が難しい材料ではうまく機能しないため、効率と生産性を維持するだけでなく、工具の摩耗への悪影響を軽減する新しいプログラミング戦略を開発する必要があります。」

しかし、斬新でより効果的なツールパスを探し求めているのは、飛行機や宇宙船の製造業者だけではありません。 Giraldo 氏は、自動車業界が継続的にサプライヤに製造コストの削減を求めており、その圧力は切削工具サプライヤと CAD/CAM プロバイダにも同様に浸透していると述べています。サプライヤーはこの課題に大いに取り組んできましたが、多くの場合、ショップがこれらの高度な機械加工技術を古い機器に適応させることは困難であり、新しいプロセスをテストして検証する時間を見つけることは気にしません.

相乗効果を探る

Seco Tools LLC (ミシガン州トロイ) でソリッド フライス加工の北米プロダクト マネージャを務める Jay Ball 氏も同意見です。彼は、すべてのショップの少なくとも半分が、今日のプログラミング技術をまだ信じていないか、または彼らの機器が単に大幅に高いパフォーマンスを達成できないため、実証済みの数十年前のプログラミング方法に忠実であり続けていると述べました。それらを実装するために必要な送り速度。

「雑誌の記事を読んだり、高能率加工に関するビデオを見たりした人から電話がかかってきて、それを試すことに興奮しているのに、店に着くと、CNC 機器が時代遅れであることに気付くのは本当に残念です。 、彼らのツールホルダーは 10 年前のものであり、これらの戦略の 1 つを効果的に適用する可能性はほとんどありません」と彼は言いました。 「さらに悪いことに、とにかく試してみても、顧客はがっかりし、新しいマシンを手に入れても顧客は再試行を避けてしまうかもしれません。」

ツールパス、切削工具、ツールホルダー、およびマシニング センターが関与する相互依存関係は、業界の多くの人が見落としているものの 1 つですが、この記事のためにインタビューした全員が、それが非常に現実的であることに同意しました。それにもかかわらず、斬新で効果的なツールパスを開発するというプレッシャーは高いです。ボール氏は、今日の「ほぼすべての CAM プロバイダ」は、その製品の中に何らかの形の高効率加工を備えており、それなしでは競争できないため、セコ・ツールズとその競合他社が同等に高性能な切削工具を開発する必要があると述べています。

Ball の場合、これは従来の 4 フルート エンド ミルをはるかに超えるフルート数の形で提供され、5 フルート、6 フルート、7 フルート、または 9 フルート バージョンが容易に入手できます。高度なフライス加工戦略向けに設計および最適化された、高速、高送り、高効率、および高性能カッターもますます一般的になり、多くの場合、可変ピッチ、可変らせん設計を使用して、切断時に発生する可能性のあるびびりを生成する高調波を低減します。毎分数百インチの鋼鉄と超合金。

スケールアップ

悲しいことに、工場の大部分はまだ高効率の時流に乗っていないというボールの提案にもかかわらず、彼は、機械工やプログラマーが概念とその適用方法に慣れるにつれて、これらの戦略がより一般的になってきていると断言しました. 「毎日、ますます多くの人々がテクノロジーに触れています。40 パーセント以上のサイクル タイムの短縮がかなり一般的であることを認識すれば、さらに多くの人々が参加することになるでしょう。」

それについてすべてを知っている人は、コネチカット州トーランドにある Mastercam の開発者である CNC Software Inc. のシニア マーケット アナリストである Ben Mund です。過去 1 年間の既存ツールパスの改良に加えて、多種多様な新しいツールパスはすべて、金属除去率の向上、またはブレンディングおよびサーフェス作成機能の向上を目的としています。」

ムンド氏は、マシンの使用年数や使用するカッターのスタイルに関係なく、生産性の向上は常に可能であると述べ、ダイナミック モーションはほぼ普遍的に適用可能であると述べました。 「安価な切削工具やローエンドの CNC マシンを使用しているからという理由で衰退することはありませんが、セットアップが最適ではなくなるにつれて、メリットは確実に減少します。」

樽越し

彼は、荒加工、2D 機械加工、および 3D 中仕上げ作業にダイナミック ミリングを使用する場合に彼の主張が当てはまる一方で、Mastercam の「高速仕上げ」はまったく別の状況であると指摘しました。そのシナリオでは、ツールパスで目的の結果を得るには、通常、特定のカッター ジオメトリが必要です。

この一例は、円セグメント工具切断とも呼ばれるバレル切断です。 Mund は、Mastercam が切削工具メーカーと積極的に協力して、金型製作、医療機械加工、および航空宇宙仕上げアプリケーションで使用するために、これらおよびその他の「成形カッター」の定義とテストを行っていると述べました。これらのツールにより、ユーザーは従来の表面仕上げ方法よりも「短時間で非常に高精度な仕上げ」を行うことができます。

彼は、このオープン ドア ポリシーは、Mastercam のすべてのソフトウェア製品に適用されると説明しました。 「たとえば、数年前にダイナミック モーション ツールパス エンジンを開発する際、主要な切削工具プロバイダーと協力しました」と彼は言います。 「切りくず処理に問題があり、内部テスト中にすぐに深く掘り下げることができなかったので、カッターの形状を微調整することを提案しました。」

結局、この切削工具サプライヤは、びびりのないエンド ミルの製品ラインに高速チップを追加することになりました。 Mund と彼のチームはいくつかのことも学び、Mastercam の機能に取り入れました。 「これらはどちらも、ハードウェア プロバイダーとソフトウェア プロバイダーの間に存在する相乗効果の素晴らしい例であり、結果として各参加者がより優れた製品を完成させることができます」と Mund 氏は述べています。

大往復

テキサス州アーリントンにある Iscar Metals Inc. のフライス加工担当ナショナル プロダクト マネージャーである Thomas Raun 氏も、補完的な製品を製造する企業間のパートナーシップを強く信じています。 「切削工具メーカーとしての私たちの発展を後押しするのは、彼らのソフトウェアの機能である場合もあれば、その逆である場合もあります。いずれにせよ、お客様の生産性を向上させることを意味するのであれば、CAM 開発者や工作機械メーカーとの協力に完全にオープンです。」

Seco の Ball が言及したように、Raun は、切削工具形状の最近の開発の 1 つであるフルートの増加は、トロコイド フライス加工の軽いラジアル エンゲージメントと高い送り速度から直接生まれたと述べています。 Iscar は、直径 1 ミリメートルごとに 1 つのフルートを備えた超硬ソリッド エンド ミルを提供することで、このアイデアをさらに一歩進めました。従来の「鶏が先か卵が先か」の方法では、ほとんどの場合、トロコイド フライス加工でのみ有効な工具です。

「もちろん、高効率フライス加工への最初の一歩を踏み出したら、次に求められるのは、金属除去を最大化するための軸方向エンゲージメントの向上です」と彼は言いました。 「このため、切削長が直径の 4 倍および 6 倍のエンド ミルが見られるようになりました。これらの工具は以前にも利用可能でしたが、主にニッチな用途向けでした。今ではかなり一般的です。ただし、ここでの課題は、チップの長さが数インチになる可能性があることです。それらは非常に速く堆積し、機械加工ゾーンから取り除くのが難しいため、切りくずを扱いやすい断片に分割するノッチ付きフルートを備えたエンドミルを開発する必要がありました。」

Iscar は他の方法でもソフトウェア開発者と協力しています。ラウン氏は、数年前に作成されたツール ジオメトリと切削パラメータを含むライブラリを、さまざまな一般的な CAM パッケージに含めることを指摘しました。これにより、マウスを数回クリックするだけで重要なアプリケーション データが配置され、これらの値を手動でキー入力する必要がなくなるため、ツールの選択と送りと速度の決定のプロセスが本質的に「ポカヨケ」になります。

それにもかかわらず、ラウンはこれらの値を一粒の塩で取ることを提案しました. 「プログラマーは一般に、高効率のフライス加工に必要な高い送り速度を理解していますが、表面速度の向上の可能性を見落としがちです」と彼は言いました。 「経験則として、10% のステップオーバーを使用する場合は推奨切削速度を 2 倍にし、5% の場合は 3 倍にすることをお勧めします。もちろん、それは工作機械によって異なります。工作機械の多くは、特に小さな部品や複雑な形状の場合、これらの高いスピンドル速度で適切な切りくずの厚さを維持するために必要な送り速度を実際に達成できないためです。この状況では、工具の送りが不十分になり、摩擦や早期摩耗につながります。」

大騒ぎ

ノースカロライナ州シャーロットにある Okuma America Corp. のプロダクト スペシャリスト マネージャーであるウェイド アンダーソン氏によると、送り速度と高速移動速度のみに基づいて工作機械を購入する場合は、スプレッドシートの先を見たほうがよいとのことです。工作機械の購入者が、最大送り速度や早送り速度などの値を比較するチャートのみに基づいて購入を決定する場合、彼は「完全にばかげている」のはそのためです。 「どのような状況下でも、スプレッドシートを見て、どの工作機械が最適かを証明することはできません」と彼は言いました。

確かに、機器の仕様を比較することは、工作機械の評価プロセスにおいて不可欠なステップですが、機械の能力が真にテストされるのは、チップが飛び始めるまでではありません。これは、現実的なテスト カットを通じてのみ可能です。できれば材料を使用してください。ただし、必ずしも切削工具やツールパスを使用する必要はありません。あなたの工場が高効率のフライス加工曲線に完全に追いついていない限り、機械のデモでは、あなたの工場が慣れていない可能性のあるプログラミング方法、工具保持、および切削工具を紹介する可能性が高く (そしてうまくいけば)、これらの技術は、

機械メーカー、CAM システム、切削工具を 3 つの同等に重要なコンポーネントとして、三角形と考えることができます、と Anderson 氏は説明しました。 「もちろん、ワーク保持や切削液など、機械加工の方程式に入る変数は他にもありますが、これら 3 つはイノベーションを引き起こす傾向があり、他の人が追い求め、最終的には凌駕しなければならないものです」と彼は言いました。

高送り速度、切りくずの薄化、およびトロコイド フライス加工戦略を利用するすべてのアプリケーションに対して、アンダーソンは、デュアル コンタクト テーパーおよびフェース接続を備えた優れたスピンドル設計、適切な質量および必要な切りくず排出特性を備えた機械構造を備えたマシニング センターを推奨します。高い金属除去率と、極端な処理速度をサポートできるコントロール。

この最後の部分は、Raun が先に言及したことを繰り返します。つまり、特定の送り速度をプログラムしたからといって、工作機械がそれを達成するとは限らないということです。 「オークマにとって重要なことは、CAM や切削工具のプロバイダーが市場にもたらすイノベーションに対応できるプラットフォームを提供することです」とアンダーソン氏は述べています。 「これは、動的モーション制御に伴う膨大な量のデータを処理できる機械制御およびサーボ システムと、機械が最大の可能性に到達できるようにする高度な加減速およびジャーク曲線を意味します。」

考慮すべき寿命もあります。動的な高速フライス加工のデモンストレーションを見るのは 1 つのことです。この種の作業を数年にわたって処理することはまったく別のことです。 Anderson 氏は次のように述べています。最新技術の可能性を完全に実現するためには、すべての変数のバランスが取れている必要があり、それが長期にわたって行われる必要があります。」

こんにちは旧友

適切な工作機械を使用することで、これまで特殊用途にのみ適していると考えられていた切削工具への扉が開かれます。ペンシルベニア州セーガータウンにある Greenleaf Corp. のアプリケーション エンジニアリング マネージャー兼プロジェクト マネージャーである Martin Dillaman 氏は、セラミックスはこのカテゴリに分類されると述べています。

「ちょうど先週、過去 5 年から 10 年の間に、工作機械がセラミック切削工具に追いついたことについて話し合っていました」と彼は言いました。 「スピンドル速度が速くなり、マシンの剛性が向上したおかげで、これらのツールを以前よりも効果的に使用できるようになりました。そのため、より多くのショップが当社の製品を使用できるようになっただけでなく、さらなる開発の機会も得られました。」

Dillaman 氏は、これらの開発のいくつかを指摘しました。その多くは、Greenleaf とその顧客およびその CAM プロバイダーとの協力を通じて生み出されたものです。これらには、フライス加工に伴う衝撃をよりよく吸収できるフェーズ強化セラミックス、高せん断刃先交換式カッター、今年後半にリリースされるファインピッチ Excelerator エンドミルのライン、さらには同社の Hushcut による超硬切削工具への進出が含まれます。びびりを軽減する形状。

「高性能フライス加工戦略に移行する顧客の数が確実に増加しており、できる限りの方法で顧客をサポートできるよう取り組んでいます」と彼は言いました。 「私たちは彼らのプログラマーや機械工と話し合い、彼らが切断している材料や使用しているソフトウェアに最適な機械加工アプローチを開発するのを支援します。それが当社のエンジニアリング部門にカスタム ソリューションを依頼することを意味する場合でも.最近、多くのショップが限界に挑んでおり、可能な限り大きな成功を収めることが私たちの仕事です。」