小さな部品と精密機械加工：工具と技術に関する専門家からのアドバイス

小さな部品の旋削は、厳しい公差、極端なスピンドル速度、および加工が難しい材料を意味します。この要求の厳しい環境で生産性を最大化することについて、専門家は次のように述べています。

世界が小さくなっていると言う人もいます。彼らは正しいかもしれませんが、彼らが医療、航空宇宙、または自動車メーカーで働いていない限り、彼らはそれがどれほど小さくなったかを理解していないかもしれません。

これらおよびその他のハイテク産業は、ますます小さなスペースにさらに多くの機能を詰め込み続けています。つまり、医療用インプラント、電子機器、および同様に複雑なガジェットに使用される機械加工部品のサイズも縮小する必要があります。

また、材料の切断も容易になりません。航空宇宙部品の製造に使用される超強靭なチタンとニッケルベースの超合金があります。医療製造で一般的なコバルトクロム、プラチナ、および多数の独自の金属を気にしないでください。

そして、今日ますますセンサーを搭載する自動車に必要な小さな銅または真ちゅうのコネクターとピンは、切削工具にそれほど難しくはありませんが、検査に顕微鏡を必要とする部品には、独自の課題があります。

グリップを取得

「この分野では、工具には非常に鋭い刃先が必要であり、自由に切削できる必要があります。また、優れた切りくず処理が必要です。」これは、IscarMetalsInc.のGRIPツールラインの国内製品マネージャーであるClayEastによるものです。

彼は特にスイススタイルのCNC旋盤について言及していますが、この記事で引用した彼と他の専門家は、コイル式旋盤、回転式トランスファーマシン、マルチスピンドルスクリューマシンにも同様に当てはまります。

皮肉なことに、ここでの障害の少なくともいくつかは、熟練労働者の不足によるものです。 Eastやこの記事で引用されている他の人は、今日の機械工は、一部の店舗では、一度に最大10台または15台の複数の機械を操作する必要があることを示唆しています。つまり、プロセスは予測可能で手間のかからないものでなければなりません。小さな部品の世界では、その多くは今説明した鋭利で欠けを壊す切削工具で達成できますが、そのような工具も使いやすいものでなければなりません。

「スイス産業向けのツールを設計する際に私たちが取り組む多くのことの1つは、クランプ機構です」と彼は言います。 「インサートのインデックスを作成するためにネジを完全に外すのではなく、オペレーターが3〜3.5回転できるようにネジを作成しました。これにより、インサートの交換がはるかに高速になり、スイスのオペレーターがよく知っている問題、つまりネジをチップパンに落とし、貴重な機械時間を無駄にしてしまうことがなくなります。」

ブレイクイットアップ

イースト氏によると、スイス式旋削で見られる比較的軽い送り速度と切込み深さで切りくずを破壊できるインサートを製造することは困難です。特に、これらの機械で一般的なチタンや17-4PHなどの糸状の材料を考えるとそうです。 Iscarや他の人が使用している最新の設計ツールのおかげで、この課題は簡単になりました。そのため、ショップは切削工具の選択を継続的に再評価する必要があります（サイドバーを参照）。

Kyocera PrecisionToolsテクニカルセンターマネージャーのBrianWilshireは、高品質のスイススタイルの切削工具の必要性に同意していますが、数年前に主要なCNC工作機械メーカーによって導入されたチップ制御技術が新しい問題を生み出したと述べています。合金およびオーステナイト（300シリーズ）ステンレス鋼。

「新しいスイス式旋盤の中には、非常に高い周波数で工具をわずかに前後に振動させる機能を備えているものがあります」と彼は言います。 「これは切りくずを壊すのに素晴らしい仕事をしますが、工具寿命を少し短くする傾向があります。これらの振動するツールパスでは、耐摩耗性コーティングを施したより頑丈なグレードを使用することが非常に効果的であることがわかりました。」

ウィルシャーはまた、送り速度を最大化し、可能な限り最高の表面仕上げを達成するために、ショップが可能な限り最大の工具ノーズ半径を使用することを推奨していますが、これは特定のアプリケーションで問題を引き起こす可能性があると彼は述べています。

たとえば、ノーズ半径が0.008 "+/- 0.002"のインサートを使用して、最大内部コーナー半径が0.010 "の部品を回転させる機械工は、ゲートのすぐ外でその公差を超える可能性があります。この可能性を排除するために、コーナー半径にマイナスのみの公差でインサートします」と彼は付け加えます。

涼しく保つ

京セラとイスカーは、スイススタイルの旋盤に比較的最近追加されたもう1つの工具貫通クーラントに取り組んでいます。セットアップに時間がかかり、糸状のチップによって簡単に所定の位置から外れる柔軟なラインやプラスチックホースではなく、高圧クーラント（HPC）を処理できるクーラントチャネルとオリフィスが組み込まれたツールホルダーを導入しました。ますます多くのCNC工作機械で見つかりました。

Seco Toolsもそうです、と北米の製品マネージャーであるAbhayChaubalは言います。

「工作機械の課題は、使用率を最大化することです。これは、セットアップとツールの交換時間を短縮することを意味します」と彼は言います。 「現在、ツールを介したクーラントによる従来のクーラントラインの煩わしさを解消するだけでなく、精度を維持しながらオペレーターが機械の外側でインサートを交換できるクイックチェンジのモジュラーヘッドを備えたツールホルダーを提供しています。」

SecoToolsの北米アプリケーションスペシャリストであるEricGardnerは、今日販売されているスイススタイルのCNC旋盤のほとんどはフライス盤機能を備えていると指摘しています。これにより、プログラマーや機械工はスイススタイルのプラットフォームに高速フライス盤技術を適用する機会が得られます。

具体的に

「小さな部品であっても、可能な限り高速でトロコイドのフライス盤を採用することをお勧めします」とガードナー氏は言います。 「私たちは最近、医療顧客と協力してスロット操作を行い、動的フライス盤でサイクルタイムを大幅に短縮し、工具寿命を工具あたり200から2,000を超える部品に延長しました。」

競合他社と同様に、ガードナーとショーバルも、機械工場が、ワークショップのサイズに関係なく、材料固有の切削工具を評価することを提案しています。この推奨事項は、すでに述べた困難な航空宇宙および医療グレードの金属を切断する人、およびスイス式の機械で一般的な長期にわたる作業に特に関係があります。

「多くの航空宇宙および医療メーカーにとってここでの最大の障害は、検証済みのプロセスを変更することの難しさです」とChaubal氏は言います。 「そのため、プロセス開発の早い段階でお客様と緊密に連携し、お客様が利用可能な最高のツールパス、切削工具、ツールホルダーを使用していることを確認したいと考えています。」

古い方法？おそらく最善の方法ではありません

やや意外なことに、非常に効果的な切削工具を作る仕事は、何年にもわたって簡単になりました。部族の知識と無数のテストカットに依存して新しい設計を最適化するのではなく、切削工具メーカーは現在、有限要素解析（FEA）ソフトウェアを利用して、微視的レベルで金属除去の物理を分析し、どのチップブレーカー、エッジ準備、表面処理を行うかを決定します。特定の材料またはアプリケーションに最適です。結果？切削工具は、これまでになく高いレベルで機能するようになりました。

それでも、多くの切削工具の販売およびアプリケーションの人々は、社内で切削工具を粉砕するか、古い技術を使用し、彼らの方法が最善であり、最新の工具は費用を押し上げるだけであるという知識で穏やかな、昔ながらの機械工場の話を共有しています。真実と違うことがあってはならない。過去10年ほどで、あらゆる種類のテクノロジーがどの程度向上したかを考えてみてください。切削工具も同じように進歩しているため、あらゆる種類の機械工場、特に小さな部品の機械加工やその他の困難な作業に従事する製品を定期的に評価する必要があります。

必ずしも簡単ではありません。 「これは私たちが常に行ってきた方法です」という考え方に対処する以外に、経営陣は調査とテストに時間を割く必要があり、多くの場合、最も経験豊富な人々に頼っています。ツールへの投資を行い、ジョブを再プログラムする必要があります。生産性が向上するため、ボトルネックの移動に対応するために、ダウンストリームプロセスの調整が必要になることがよくあります。面倒なことにもかかわらず、一時的な混乱をはるかに上回るメリットがあります。多分それは最先端を受け入れる時です。

小さな部品の回転について、どのようなヒントやテクニックを共有できますか？以下のコメントでお知らせください。

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