手入れの行き届いた切削工具による製造の収益性

すべての作業と同様に、すべての作業に適したツールがあります。製造において、機械加工を成功させるには、精度だけでなく速度も保証する、鋭く手入れの行き届いた切削工具が必要です。切削工具の鋭利化が成功するかどうかは、正しい砥石の使用、工具のセットアップ、および各タイプの工具の研削方法に依存します。この記事では、切削工具の研ぎに関する基本的かつ貴重な情報を提供します。このプロセスは、製造フローを可能な限り効率的に維持し、国内およびグローバルでさえも競争力を高めるように設計されています。

使い古した工具を研ぐ最も一般的な方法は、「研削」によるものです。この目的には、従来の（酸化アルミニウムと炭化ケイ素）ホイールと超研磨剤（立方晶窒化ホウ素、CBN）ホイールの両方が使用されます。しかし、従来のホイールはより速く鈍くなり、艶をかけられて磨かれ、その結果、研削の生産性が低下し、研削される工具に熱的/冶金学的損傷を引き起こします。砥石の選択、および改善のコストと収益への影響を検討する場合、切削工具を研ぐためにCBNホイールを従来のホイールよりも優れた選択肢にする主な要因は次のとおりです。

CBN粒子は、酸化アルミニウム研磨剤の55倍の熱伝導率、4倍の耐摩耗性、2倍の硬度を備えています。この組み合わせにより、CBNホイールは、高速および超合金鋼工具の研削に特に適しており、以下を提供します。

• 高い材料除去率での長いホイール寿命;
• クールな切削作用により、刃先への熱損傷はほとんどまたはまったくありません。
• 硬度を損なうことなく、一貫したシャープでバリのない刃先。
• ツールのサイズ、形状、仕上げを簡単かつ効果的に制御できます。そして、
• ホイールの故障とコンディショニングによるダウンタイムが少なくなり、ゲージング、スパークアウト、ホイールの交換に必要な時間が短縮されるため、工具の研削生産性が向上します。

CBN粒子は鋼と化学的に反応せず、摂氏10,000度を超える強度を維持します。 CBNホイールを使用した研削も、疲労強度を向上させ、切削工具の耐用年数を延ばします。

ただし、酸化アルミニウムホイールをCBN砥石に交換する前に、研削システムがCBN砥石が提供する生産性の可能性を活用できることを確認することが重要です。考慮すべき主な要因は次のとおりです。

• 研削盤（振動とびびりをなくすためにタイトなスピンドルベアリングとぴったりと合うスライド、効率を高めるための一定のスピンドル速度、ホイールの寿命を維持するための信頼できる送り速度が必要）
• 馬力要件（CBNホイールで研磨された材料は通常硬く、ワークピースから一定量の材料を除去するためにより多くの馬力が必要です）。そして、
• クーラントの適切な使用。

ホイールの選択

工具およびカッターの研削作業にCBNホイールを選択するときは、次の点を考慮する必要があります。

結合タイプ： ボンドは、適切なCBN砥石を選択する際の主な考慮事項です。レジンボンドホイールは、ほとんどの工具およびカッターグラインダーの操作に使用されます。フォームグラインディングでは電気メッキホイールが使用されます。

グリットサイズ： 酸化アルミニウムホイールをCBNホイールに交換する場合は、グリットサイズに関して次の表に記載されている推奨事項に従うことをお勧めします。

比較グリットサイズ 酸化アルミニウムホイールCBNホイール46-6080-140 80-120 170-325 150-220 325-400

濃度： 濃度レベルが75〜100のホイールは、優れた材料除去率と長いホイール寿命を提供し、通常は最も費用効果が高いため、推奨されます。

研削方法、研削モード、使用する速度と送り速度などの要因も、工具とカッターの研削作業の効率に影響を与えます。例えば、粉砕方法は湿式または乾式のいずれかであり、両方をうまく使用することができます。レジンボンドCBNホイールによる乾式研削が効果的であることが証明されています。乾式研削中のワークの燃焼を防ぐために、低い送り速度をお勧めします。ストレートオイルまたはヘビーデューティーの水溶性オイルを使用した湿式粉砕は非常に効果的です。最大限の冷却と潤滑を実現するには、切削液をワークホイールのインターフェースに直接塗布することが重要です。

研削モードに関しては、研削盤に十分な力と剛性がある場合は、クリープフィード、シングルパス研削をお勧めします。一般に、この研削モードは、最高の生産性、最長のホイール寿命、および最高のワークピース仕上げを実現します。従来のマルチパス研削は、ほとんどの工具およびカッターの研削作業にも非常に効果的です。乾式研削中の推奨ホイール速度は、毎分3,000〜4,500表面フィート（毎秒15〜23メートル）の範囲です。より高いホイール速度は、ツールエッジの焼損を引き起こす可能性があります。湿式研削では、5,000〜6,500 SFPM（25〜33 m / s）の範囲のホイール速度が優れた結果をもたらします。一般に、速度が速いほど、ホイールの寿命と金属の除去率の両方が向上します。

CBN砥石のクールなフリーカット特性のため、トラバース送り速度は一定に保つ必要があります。可能な限り、クリープフィード、シングルパス研削モードを使用してください。乾式粉砕するときは、より低い供給速度を使用してください。ラフカットは約0.002インチ（0.05ミリメートル）の深さである必要がありますが、フィニッシュカットは通常0.005〜0.001インチ（0.01〜0.02ミリメートル）の深さです。 CBNホイールを使用する場合、スパークアウトパスは必要ありません。グラインダーの状態が良好であれば、切削深さに設定されているものはすべて、研削される工具から除去されるためです。

研削作業を成功させるには、CBNホイールを高品質のアダプターに取り付け、ホイールの寿命が尽きるまで1つのユニットとしてまとめておく必要があります。ダイヤルゲージを使用して、ホイールを0.001インチ（0.02ミリメートル）以内、またはホイール面の振れを少なくする必要があります。また、特定のタイプのCBNホイールには、適切なツルーイングデバイスを使用する必要があります。また、ホイールは、使用するマシンでツルーイングされ、適切にドレスアップされている必要があります。

近年、自動化と柔軟性を組み合わせ、精度と生産性の向上を約束する工具研削盤が新たに開発されました。エンドミル、フライス、ホブ、およびさまざまな硬化切削工具の研削にCBN砥石を使用すると、研削のコストを削減すると同時に、より高品質の刃先を作成できます。 CBNホイールは従来の砥石よりもはるかに長持ちし、コンディショニングをほとんどまたはまったく必要としないため、ホイールのメンテナンスにかかるダウンタイムが少なくなります。CBNホイールによる研削コストの節約は、用途によっては20〜50％、さらにはそれ以上になる可能性があります。

作者について：

Dr. Anil Srivastavaは、シンシナティのTechSolveの製造技術マネージャーです。彼は、特に機械加工と研削の分野で、製造業で30年以上の研究、教育、経験を持っています。 Srivastava博士は博士号を取得しました。インドのカンプールにあるインド工科大学で機械工学の学位を取得。彼は、機械加工プロセスの最適化、材料の費用効果の高い機械加工、切削工具/コーティング性能の評価、および金属加工液に関連する多数の産業プロジェクトを管理してきました。彼は現在、粉砕プロセスのインテリジェントな最適化と制御を開発するために、NIST-ATPによって授与された3年間の600万ドルのプロジェクトを管理しています。