高性能機械加工のレッスン：ツールホルダーを忘れないでください

硬質金属材料、高速および送り、そして工具のバランス調整の間で、工具ホルダーは、高性能マシンでの部品製造の成功にとって、想像以上に重要です。理由を学びましょう。

そのため、あなたのショップは新しい高性能マシニングセンターを購入しました。 20,000 rpmのスピンドル、2,400 ipmの高速トラバース速度、それに合わせた送り速度など、いくつかの印象的な仕様を誇っています。床にある他の何よりもはるかに高速です。誰もが板金に対するチップのスタッカートサウンドとスピンドルモーターの低いハム音をカットの奥深くで楽しんでいます。

問題は1つだけです。これらの新しく改良されたより高いスピンドル速度では、おしゃべりは誰もが耳栓を奪い合うことになります。工具寿命が悪化しています。ボスが最近持ち込み始めた17-4PHとトリプル5チタン航空宇宙部品を切断するとき、工具の引き抜きは大きな問題でした。結果？ HPMCへの投資から毎日作られるはずだった部品の山は、単に現れていません。

公平を期すために、古い、能力の低いマシニングセンターについてもこれらの不満があるかもしれません。実際、そもそもそれは新しいマシンの推進力の1つだったのかもしれません。申し訳ありませんが、問題は、何十年も使用しているサイドロックエンドミルホルダーとERスタイルのコレットチャックが最新の機械加工技術に適していない可能性が高いことです。

「高速と送りが可能な工作機械、最新の形状とコーティングを備えた切削工具、そして2つの間のインターフェースである工具ホルダーがあるのに、なぜ角を切るのですか？」ケナメタルのシニアグローバルプロダクトマネージャーであるロナルドウェストは言います。 「より高速で送りが可能な今日の工作機械では、高性能の切削工具の機能を活用するために、工具の保持がこれまで以上に重要になっています。」

一部のメーカーは、機械と最新の工具および切断技術に投資していますが、多くの企業がその仕事に適していないコモディティツールホルダーを使用しているのを見るのは珍しいことではありません。それでも、これは今日の高性能環境、特に先端材料を扱う航空宇宙アプリケーションで最も重要な要素の1つであるとWest氏は説明します。

「サイドロックホルダーは業界でも依然として目立っていますが、企業が現在購入している超硬切削工具への投資に大きな打撃を与えています」とWest氏は言います。 「ツールホルダーは、現在使用されている高性能マシンの種類と一致する必要があります。」

工具の動きを止め、余分なスクラップを避け、工具の寿命を延ばします

ツールの引き出しを検討してください。チタンなどの耐熱超合金を加工すると、軸方向や半径方向だけでなく、軸方向にも高い切削抵抗が発生し、工具が抜ける可能性があります。工具の故障や部品のスクラップを防ぐために、適切なタイプの工具ホルダーを使用することがさらに重要です。それほど多くはないかもしれません。一度に数千分の1インチかもしれませんが、非常に高価な部品を廃棄するのに十分である可能性があります。ツールシャンクに必要なすべての溝とフラットを研磨しますが、それでも移動します。おそらく、予想外の場合です。

最善の解決策は、引き抜きをなくすように特別に設計されたツールホルダーです。多くのベンダーが、Haimerの特許取得済みのSafe-Lockテクノロジーのライセンスを取得しています。振れ特性を改善しながら、すべてが従来のサイドロックホルダーからパンツを打ち負かします。利用可能なソリューションのいくつかの小さなサンプルを次に示します。

• SandvikCoromantのCoroChuck930油圧エンドミルホルダーは、「支点」スタイルの2点メカニズムを使用して動きを防ぎます。
• 重フライス盤用のKennametalのHydroForce™油圧チャックは、並外れた振れと精度を主張します。オプションのSAFE-LOCKスリーブは、機械加工が難しい材料（航空宇宙およびエネルギー産業で使用される材料など）の引き抜きを回避するのに役立ちます。
• BigKaiserのMegaPerfectは、ウェルドンフラットエンドミルを受け入れますが、スリップとプルアウトを排除すると言われています。

金属加工の取り組みを最大限に活用したいですか？ 「ツールホルダーを使用して機械の生産性を最大化する方法」をお読みください。

高調波、チャタリング、スピンドルを制御する

あなたはこれまでになく速く工具を回転させています、そしてあなたが何年も一緒に住んでいる振れはすぐに最高のフライスでさえも打ち負かすでしょう。工具寿命が悪いだけでは十分ではないかのように、rpmが高くなると高調波が発生し、チャタリングが発生し、不均衡な状況が原因でスピンドルが損傷する可能性があります。

これらの高速、フィードチャタリング、および高調波の問題を管理するには、次のようないくつかのオプションがあります。焼きばめツール保持、油圧チャック および機械式フライス盤 。それぞれを自分でテストし、結果を文書化し、価格ではなくマシンのパフォーマンスに基づいて決定を下す必要があります。

焼きばめツールホールディング

焼きばめ機が必要になります。工具を交換するたびに、ホルダーの加熱と冷却に1〜2分余分に費やしますが、多くのショップは、焼きばめ工具の保持の非常に高い精度と固有のバランスを誓っています。 Haimerによると、合計で40秒未満です。

油圧ツールホルダーとチャック

油圧チャックは正確で使いやすく、堅牢な工具保持機能を提供します。 KennametalのHydroForce™は、たとえば、従来の油圧チャックシステムの3倍のクランプ力を要求し、操作に六角レンチしか必要としない、重フライス盤に使用されるものです。 HydroForceチャックには、特にチタンやその他の高温合金を加工する場合に、工具寿命を延ばす減衰機能があります。

機械式フライス盤

Schunk、Iscar、Guhringなどは、定格20,000 rpm、振れが0.0002インチ以上の機械式フライス盤を販売しています（Sandvik Coromant、Big Kaiserなども同様です）。繰り返しになりますが、操作は簡単で、剛性とクランプ力は100年前のウェルドンフラットよりもはるかに高くなっています。

従来のツールホールディングと言えば、新しいマシンにHSK、Capto、KM4X、または同等のスピンドルが付属していることを願っています。 CATおよびBTフランジは、それほど要求の厳しい作業にはまったく問題ありませんが、HRSA材料を耕したり、高速のスピンドル速度でダイキャビティを浮上させたりするには、最新のスピンドルインターフェースが必要です。

これらのマシンレートでは、ツールバランスが必要です

ほとんどの工具専門家は、バランスの取れた工具ホルダーアセンブリは、スピンドル速度が20,000 rpm以上の場合に必須であると述べていますが、他の専門家は、バーが低いことを示唆しています。

「通常12,000rpmを超える高速の工作機械を実行している場合は、常にシステム全体（つまり、工具ホルダーと切削工具）のバランスをとることをお勧めします」とWest氏は言います。 「工具寿命を延ばし、スピンドルの摩耗を減らすだけです…コレットチャックまたはエンドミルアダプターを使用すると、設計と必要なハードウェアのためにバランスを維持するのが少し難しくなりますが、通常、油圧チャックと焼きばめアダプターは、高速アプリケーション。」

West氏は、6,000 rpmでは不均衡にそれほど気付かないでしょうが、高速ではツールのバランスが非常に重要であり、ツールホルダーについて話すときに誤解される可能性があります。

これを支援するには、工具のプリセットプロセス中の追加の作業と同様に、特別なバランシングマシンが必要です。事前設定していることを確認してください。切削工具と保持ノブ（CATおよびBTマシンを使用する場合）を含むアセンブリ全体を1つの部品としてバランス調整する必要があるため、事前にバランス調整されたツールホルダーでは不十分です。これらの推奨事項に従い、工具寿命を延ばすための定期的なメンテナンスを含めることで、ダウンタイムを削減し、より良い部品を作成するのに役立ちます。

「適切なツールホルダーを使用すると、ワークピースのパフォーマンスの向上を示すことができます」とWest氏は言います。 「見落としがちですが、大きな違いがあります。」

高性能マシニングセンターでツールホルダーがもたらす違いに気づきましたか？あなたの経験を共有してください。