最高性能のための先進カムシャフト加工技術

設計から完成ビレットカムシャフトへの高速化

コンプカムズのエンジニアリンググループリーダー、ビリー・ゴッドボルド氏と最初に話した時、彼はプロドラッグレーシングチームのカスタムカムシャフトテストをサーキットで観戦中でした。1ヶ月前、コンプカムズ設計グループはこの用途向けのカムシャフト材質と形状の検討を始めたばかり。設計から完成ビレットカムシャフトへのこのスピードは、数年前なら不可能でした。当時、ハイエンドレーシングカムシャフトの加工を外注していたためです。

内製化による劇的短縮

現在、コンプカムズはオークマ製ツインスピンドル/ツインタレット旋盤でレーシングカムシャフトコアの小ロット加工を内製しています（カムシャフトコア＝一次加工済みだが、後続の熱処理と研削が必要な状態）。内製化により、カムシャフトコア受領に数週間〜数ヶ月待つ必要がなくなり、プロレーシング向けカスタムカムシャフトのターンアラウンドを大幅短縮。M4粉末冶金工具鋼カムシャフトコアを8時間シフトで最大12本製造可能です。

工作機械サプライヤーの専門知識を活用

ゴッドボルド氏によると、コンプカムズの伝統的専門はカムシャフト研削であり、加工ではない。2008年に7軸多機能旋盤導入を決定した際、効果的な加工プロセス確立のため、設備サプライヤーの専門知識と助言に大きく依存。現在もサイクルタイム最小化に向け、それらリソースを活用し続けています。

情報開示の姿勢

「語らねば売れない」をモットーとするポール「スクーター」ブラザーズ氏（オーナー兼SEMA会長）の方針で、同社代表は私がテネシー州メンフィス施設を訪問した際、先進旋盤の活用向上プロセスを詳細に開示してくれました。

スピードでの成功

製品セグメントとカスタムビレットカムシャフト

カムシャフト製品ラインは3等分：ハイパフォーマンス/非レーシング、ホビーレーサー、NASCAR/NHRA等プロレースチーム向けエンジンビルダー。メンフィス施設で加工されるカスタムビレットカムシャフトはプロレースチーム向けです。

従来工程と転換点

当初は長納期対策として「従来型」セル導入を検討：ソーでバー材切断、旋盤で前後面取り・センター加工・ローブレイアウト溝入れ、フライス盤で前後面詳細加工、さらにフライス盤でローブプロファイル加工。多くの工程で複数回の時間のかかるセットアップが必要でした。

転機は、ゴッドボルド氏がラリー・シュワルツ氏（当時オークマアメリカ社長、現CSO）と会談した時。20本程度の生産ロットで、段取り替え最小化とセットアップ簡素化を実現する代替製造法を議論。シュワルツ氏の提案はツインスピンドル/ツインタレット旋盤。バー材をスピンドル間でクランプ/部分挿入し続けることで、カムシャフトコアを1セットアップで完結加工。ツインスピンドルで一部工程同時実行も可能。

オークマ LT300-MY導入と初期課題

• 主要機械改造：メイン/サブスピンドルスリーブ拡大で70mmジャーナルカムシャフト通過対応
• 剛性と各スピンドル30馬力で、ビレットレーシングカムシャフト常用のM4粉末冶金工具鋼（30HRC）加工に余裕
• 納入前、コンプカムズが「非常に難しい」と判断したカムシャフトコア（70mm径、9ジャーナルのNHRAプロストック用）をオークマ施設で試作
• ケビン・クライエスキ氏（オークマアプリケーションエンジニア）が初期プログラム作成・初期サンプル加工
• 可変サブルーチンで共通操作（ローブ間溝入れ、ローブプロファイルフライス、ボルト穴パターン穴あけ/タップ等）をモジュール化し、あらゆるカムシャフト設計に容易に再プログラム可能
• ローブ間溝仕上げ向上とローブ加工速度向上が課題に。ティム・ホイットモア氏（イスカールOEMプロジェクトマネージャー）がクライエスキ氏と協働し工具課題解決
• 納入時にはM4カムシャフトコアを75分で完加工可能に

加工プロセスの流れ

1. オペレーターが予め切断したバーをメインスピンドルへ手動挿入、数インチ引き出してストップ、クランプ
2. 旋盤がカム前面となる部分に旋削/フライス加工
3. サブスピンドルが移動、加工済み面を把持、バーを約10インチ引き出し
4. その区間で溝入れとローブフライス完了
5. サブスピンドルが新加工ジャーナルを把持、バーをさらに引き出し、カムシャフト後半の溝入れ/ローブフライス
6. （2区間に分けることで、たわみ/振動/チャタリングリスクを最小化）
7. 最終的にサブスピンドルがバーほぼ全長を把持、カム背面の旋削/フライス加工

現在、このプロセスを35〜45分まで短縮。しかし、より速いサイクルタイム達成には初期加工課題の克服が必要でした。

初期課題と解決

ジャーナル数差による把持問題

「非常に難しい」と送った9ジャーナルカムシャフトは、典型的な5ジャーナルモデルより加工しやすかった。9ジャーナルはサブスピンドル把持ポイントが多いため。元のサブスピンドルジョーでは、5ジャーナルモデルで最低2ジャーナル跨ぎ把持（加工中の十分な支持確保に必要）が不可能。6インチ長ジョー導入で、全カムシャフトタイプで2ジャーナル以上跨ぎ把持を実現。メインスピンドルは無垢バー把持なので長ジョー不要。

ワーク把持スリップ対策

材質によって把持スリップが発生。カーボナイトメタルコーティング社のタングステン合金コーティングをジョー把持面に施工。電気融着法で冶金学的結合を形成（スプレー塗装より強力）。これにより直線/角度方向のワークスリップを実質的に排除。

Pコード習得

2タレット同期に用いるPコードの習得も課題。Pコードはタレット干渉防止だけでなく、同一操作同時実行も指示可能。例：上タレットで端面加工、下タレットで端面穴あけの場合、同時不可なので同期必要。上P10/下P20なら上タレットが上位Pコード遭遇まで動作継続、次Pコードが下タレット割当より高ければ上タレット待機。同一Pコードなら同時動作。

奇数溝でない限り、バーをスピンドル間で保持中は両タレット同時で旋削/溝入れ実行。上タレットはメインスピンドル寄り、下タレットはサブスピンドル寄りに最適化されているためピンチ旋削は実施せず。ゴッドボルド氏推定で同時切削により除去速度30%向上（工具圧バランス）。また、各バー区間中央からスピンドル方向へ向かって溝入れ開始することで、両端に材料を残し、剛性支持でチャタリング防止、弱部でのたわみ防止で溝入れ工具の挟み込み/折損リスク排除。

標準化のメリット

工具配置の標準化

各タレット12ステーション、計24ステーションをフル活用。約2/3は滅多に変更せず。複数ステーションで上下タレットに同一工具をミラー配置し、同時加工を容易化。

• 各タレットに3種溝入れ工具：荒取り用2種（幅広優先、狭い箇所用に細幅）、仕上げ用1種（バリなし高品位面粗度、24インチカムシャフト全長で線形公差0.010インチ未満維持）
• 上タレット：異径縦型エンドミル2本（Y軸移動と組合せローブフライス用）。細径0.75インチは粒数1つ少なく送り低減必要
• 上タレット横型ライブ5ステーション：穴あけ/タップ/リーマ等前面加工用、滅多に変更せず
• 下タレット：前/後面用センタードリル、横型ライブでベント穴等加工、多機能穴あけ/ボーリング工具（カウンターボア用）、大径インデキサブルドリル（背面ボア用）、汎用工具2ステーション

クイックチェンジアダプター活用

エクシス/エッピンガー プレシフレックスER32クイックチェンジアダプターをライブツール一部に採用。1アダプターでドリル/タップ/フライス対応。セットアップ時各工具をアダプターに装着・タッチオフ。生産中、プログラム停止でオペレーターに次工具への交換指示。1分未満で交換、タッチオフ不要（セットアップ時オフセット決定済み）。フリーマン氏（R&D技術者）によると、アダプター工具は数インチ突出するがクリアランス問題なし。

クーラント統一

加工・研削ともカストロール シンティロ9918合成クーラントで統一。安価クーラントでコスト削減可能だが、先進クーラントの安定性能を評価。8,000ガロン中央クーラントシステム（単一メインペーパーフィルター）導入予定で、加工/研削両エリアに供給。

標準化による段取り替え短縮

新ジョブでタッチオフ必要な工具を最小化。通常、セットアップ時は数本のドリル/リーマ/タップのみ。標準化でプログラマーが新プロジェクト必要工具を迅速判断可能。結果、大半の新ジョブ段取り替え時間を丸1日から数時間へ短縮。

ツーリング担当者との連携

イスカール担当レックス・ラックスモア氏と緊密連携。フリーマン氏によると、同氏は新工具開発情報を積極的に提供。例：新コーティング溝入れ工具推奨で工具寿命30-50%向上。M4粉末冶金工具鋼等の難削材（非寛容、低速/軽切削で即加工硬化）頻繁加工ゆえ、この支援は極めて重要。

助言

コンプカムズの目標は革新的バルブトレイン部品のリーディングデベロッパーになること。加工はその手段と位置づけ。ゴッドボルド氏は、同様のアプローチ企業がLT-300MY等の複雑旋盤導入検討時、自社製造限界を認識すべきと助言。本格生産依存前に、時間をかけて機械の内外を学ぶのが最善。

スクーター・ブラザーズ氏は納入時この理解あり。最初の数ヶ月で旋盤活用が向上し、1年以内に半分スロットルレベルの生産達成なら落胆しない姿勢。ゴッドボルド氏はこのアプローチが全てを分けたと確信。従来旋削/フライス経験のみのショップでも、信頼できる設備サプライヤーと確固たる関係構築すれば、複雑多機能機を成功裡に統合可能。必ずしも加工/プログラミングのエキスパートである必要はない。信頼できるパートナーを見つけることが全て、と謙虚に語ります。