金属加工における主要な技術的課題の克服

金属の切断に関しては、残念ながら時間と品質が相反することがよくあります。この分野の金属加工の専門家によると、部品の品質と機械の問題が発生し、現状の変更が必要になる可能性があります。 3人のスペシャリストが全身の課題を診断および治療する方法をご覧ください。

熱分解。変形。クレーターの摩耗。いいえ、これらは不毛で荒涼とした衛星や惑星、損傷した宇宙船、または奇妙な異世界のエイリアンの説明に関する空想科学小説の用語ではありません。これらは、顕微鏡レベルで間近で見たときの切削工具の熱関連の故障に関する用語です。しかし、他にも多くの種類のツールの損傷があります。そのうちのいくつかは、機械的な故障に関係しています。

それで、あなたは何を言いますか？切削工具はその役割を果たしてから、交換して廃棄することになっています。あなたは新しいツールを投入し、仕事に戻ってそれを忘れますよね？それがそんなに単純だったら。広範囲にわたるツールの損傷は、多くの場合、より大きな全身的および相互に関連する要因の症状であり、治療には適切な診断が必要です。

MSCの金属加工スペシャリストであるRayGavin、Brian Laffey、Mac Allsupは最近、彼らが定期的に観察および調査している一般的およびまれな技術的切削工具の課題について話してくれました。切削工具インサートが摩耗して交換されることが予想されることは絶対に真実です、と彼らは説明します。問題は、製造業者が機械で切削工具を使用して、生産実行スケジュールで高品質の部品を提供する方法です。つまり、特定の数の部品が毎日製造されます。

「お客様に関しては、お客様がどこにいて、どこにいる必要があるかを評価し始めます」とGavin氏は言います。最も基本的なレベルでは、「1日あたりの部品数を増やす必要があるのか​​、それとも高品質の部品を製造したいのかなど」という目標を理解することが重要です。

多くの場合、答えは両方ですが、問題が始まり、時間の経過とともにビジネスに影響を与えます。残念ながら、時間と品質は互いに対立しています。ツールはより高い頻度で交換する必要がありますが（最初の数回は大したことではないように思われるかもしれません）、その後、マシンのダウンタイムが製品の納品に実際に影響を及ぼし始める可能性があると彼らは説明します。根本的な問題を処理する方法を理解するには、より深い根本原因分析が必要になる場合があります。

工具費について懸念がありますか？技術的なガイダンスを使用して、工具の価値をより適切に測定する方法を学びます。

日常の切削工具と機械加工の問題領域

彼らは毎日どのような問題を仕事で見ていますか？まとめると、これらの現場技術者は、適切なクーラントの塗布がないか、インサートの切削角度または「形状」が正しく設定されていないか、マシンが切削する材料と工具タイプに適した速度。

ちなみに、彼らが最もよく目にする故障の種類は、熱が多すぎたり少なすぎたりする故障とは対照的に、より機械的であり、側面の摩耗、欠け、切り欠きの深さ、破砕などがあります。ただし、ほとんどの場合、温度は金属の切断に関係するすべての要因であるため、熱と機械的故障の観点から物事をグループ化するのは単純すぎる可能性があります。

根本原因の故障は、温度や機械的摩耗ほど二元的ではなく、金属加工の問題を診断することの複雑さを物語っています。金属の切断に関しては、熱と機械の問題が密接に関連しています。これは主に、失敗の原因が他の領域よりも1つの領域に起因する可能性があることを意味します。専門家は説明します。

熱関連の故障のうち、最も一般的な故障の1つは、熱亀裂です。何故ですか？ 「クーラントは切断時に正しく塗布されていません」とGavin氏は言います。 「切りくずは切削で作成され、クーラントが塗布されているため、切りくず自体が邪魔になる可能性があります。ツールを介した冷却が役立ちます。」

この「カットポイント」テクノロジーにより、クーラントをツールホルダーの上下から2つの異なる位置に塗布できます。使用すると、通常、チップの制御が大幅に向上し、機械工が長いチップストランドを取り除いて切断したときに、チップ関連の怪我をする可能性が低くなります。

3人の専門家はすべて、クレーターの摩耗や変形はほとんど見られないと述べていますが、チタン、鉄、高温合金を使用するアプリケーションや、一部の超高速操作で発生します。より一般的な技術的な問題領域のいくつかをよりよく説明するために、スペシャリストが遭遇した実際の状況と、問題をどのように解決したかを以下に示します。

課題： 破砕

実際の例 ：大手航空宇宙メーカーは、フェイスミルを使用して（「50ロックウェル」強度の）Iconelで機械加工していました。製作中の部品は直径50〜60インチで、機械工は超硬カッターとフェースパッド（部品の機械加工パッド）を使用していました。材料が非常に硬く、機械を非常にゆっくりと動かさなければならなかったため、一部を粉砕するのに20時間かかりました。その後、工具の効果がなくなったため、機械を停止しました。工具寿命はひどく、生産性は予想通り低かった。

解決策： Laffeyは、セラミックフライスカッターを使用するようにアドバイスし、材料をより適切に切断できるように、切断パスを少し調整しました。パーツは4時間で作成できるようになりました。

結果： 生産性が向上：加工時間が20時間から4時間に80％短縮されました。

「個々のツールの価格が2倍になるにもかかわらず、得られた時間について議論するのはかなり困難でした。そして、ツールは素材とうまく機能しただけです」とLaffey氏は言います。

課題： 不十分なチップ制御による構成刃先、カットノッチの深さ

実際の例： 主要な自動化および発電メーカーは、非常に大きなステンレス鋼部品用の直径36インチのチャックを備えた大型の機械を持っていました。この機械では、チップがチャックの周りに巻き付いており、多くのダウンタイムが発生し、工具が焼けてしまいました。それが発生するたびに、30分のサイクルタイムごとに20分の非生産的な作業がありました。また、製造元は超硬旋削工具の送り不足により、エッジが蓄積していました。機械工が機械に手を伸ばして切断されていたため、これは安全上の問題でもありました。彼らは耐切断性の手袋ではなく、革の手袋を使用していました。

「ツールで発生する可能性のあるすべての問題を確認するために、顧客のリサイクルスクラップを確認するのが適切な場所です」とAllsup氏は言います。 「私は30倍のDループ拡大鏡を使用して、何が起こっているかを正確に確認しています。この場合、速度が遅すぎるため、多くの構成刃先がありました。まるでバターナイフで冷凍バターを切ろうとしていたようです。そのため、材料はツールのコーティングに付着していました。」

解決策： Allsupは、パラメータを変更し、切り込みの深さと表面の映像を調整し、よりシャープなジオメトリを使用し、速度と送り速度を上げることを推奨しました。

「彼らは適切なグレードを持っていましたが、彼らの切り込みの深さは、そのタイプのチップブレーカーの推奨レベルよりも小さかったです」とAllsupは言います。

結果： 生産レベルは通常に戻り、ダウンタイムは完全に排除されました。

「コストの節約は2,500ドルでしたが、主な節約は、マシンを停止し、15分ごとにチップをマシンから引き出すことでした」とAllsup氏は言います。 「プロセスの変更により、お客様は機械を停止せずに部品を完全に実行でき、安全上の問題を排除できました。」

課題： チッピング、フラクチャリング

実際の例 ：航空宇宙の下請け業者は、水平CNC 5軸マシンで、直径30インチ、36個のポケットを備えた大型エンジン部品をフライス盤で削っていました。これらのポケットは非常に硬いニッケルベースの合金材料であるRene41であり、Laffeyはこれを「厄介で機械加工をほとんど拒否している」と説明しています。彼らが使用していたエンドミルでは、機械工はそれが破壊される前に4つのポケットしか切ることができず、エンドミルの状態を測定する方法がほとんどありませんでした。製造元は、マシンを停止し、新しいツールをリセットしてから、テストカットを実行して、新しいツールが機能することを確認する必要がありました。これには、非常に時間がかかり、苛立たしいものでした。

解決策： Laffeyは、工具の切り替えとセットアップを容易にするために、ねじ山のある端部を備えた交換可能なヘッドエンドミルを使用することをお勧めします。製造業者は、これまで行っていた4つに対して、実行ごとに10個のポケットを作成できるようになりました。

結果： メーカーは週24時間戻ってきました。時間の節約により、顧客は8時間シフトを3回行うことができます。

「ツールあたりの価格は25ドルから75ドルになり、24時間前に戻ってきました」とLaffey氏は言います。 「ツールを使用してパーツに作成されたポケットの増加と同様に、計算は簡単でした。また、再ゲージする必要も、テストカットも、新しい測定も必要ありませんでした。クランプメカニズムを変更するだけで、部品をより適切に処理できました…クランプ技術が存在することを知りませんでした。 」

課題： 部品の仕上げが悪い、工具寿命が悪い

実際の例： 17-4 PHステンレス鋼で特殊部品を製造している大手航空宇宙会社は、24時間年中無休で稼働する4台の機械のセルで毎分約40インチで材料を切断していました。製造業者は、A軸を中心に大量に回転する4軸機械を使用して、ボールエンドミルで高速加工を行っていました。最も重要なことは、可能な限り多くの部品を作ることでしたが、部品の仕上げは質が悪く、工具寿命は短かったです。

解決策： Gavinは、高フィードミルに変更し、別のプロファイリングアプローチを使用するようアドバイスしました。彼はメーカーと協力して、まったく新しい方法でツールパスを再プログラムしました。

「私たちはこれを180度変えて、箱の外で考えました」とGavinは言います。 「「カットインタイム」を大幅に短縮することができました。」

結果： カットサイクルタイムは、パーツあたり約18分から4.5分に短縮されました。材料のカットは毎分40ipmから300になりました。部品あたりのコストは約300％削減されました。

もう1つの結果：このメーカーのキャンパスの別の部門が改善について聞き、同じアプローチが別の8台のマシンに実装されました。

マシンは希望どおりに最適に切断されていますか？あなたの店は、マシンで発生している出力の問題にどのように対処していますか？あなたの経験を共有してください。