マルチタスキングマシンで効率を最大化

フライスと旋削の両方をこなせる設備は、大型ワークを加工するショップにとって、小型部品を量産するショップよりも価値が高い、と主張できます。マルチタスキングマシンを使って一般的なサイズの部品を製造するショップは、セットアップ削減、フィーチャー間精度向上、WIP 削減という定石のメリットを得られます。しかし、本当に巨大なワークのほぼすべての工程を 1 台のマシンで完結させることは、大型部品を複数のマシンで加工する際の、より困難な課題を緩和します。

オハイオ州シンシナティの Magna Machine は、それらの課題を熟知しています。同社は 1947 年、産業機器の修理・メンテナンス施設としてスタートしました。66 年と新しい 125,000 平方フィートの施設を経た今でも、その業務を継続しています。しかし Magna Machine は進化の過程で、プラスチック、鉱業、エネルギー、鉄鋼、化学、工作機械などの業界向けに、最大 90 トンのワークを加工するニッチを切り開きました。この大規模加工の豊富な経験が、マルチタスキングマシンの価値を認識させ、巨大部品でこそその生産ポテンシャルが最大化されることを教えました。

Magna Machine のセールスおよびビジネス開発担当副社長エリオット・アダムス氏は、このジョブショップが行うタイプの仕事において、マルチタスキングが特に価値ある理由を複数挙げます。最も顕著なのは、もはや複数のマシンへ移動する必要のない巨大部品のハンドリング削減です。セットアップも容易になることが多く、重力を敵ではなく味方にできるよう部品を配向できるからです（これは、より重い切削に耐えられる堅牢な治具も意味します）。最後に、顧客への納期を大幅に短縮できます。大型鍛造品、鋳造品、溶接構造物のセットアップには丸1シフト以上かかることがあり、一般的なワークならわずか数時間で済みます。

これが、同社社長スコット・クレイマー氏がマルチタスキング設備に多額の投資を行う理由です。しかしクレイマー氏が指摘するように、姉妹会社である工作機械インポーター United Precision Services（UPS）の存在が、マルチタスキングへの移行を大きく後押ししました。

UPS が 1999 年に立ち上がる前、Magna Machine はドイツの大型ボーリングミル・マシニングセンターメーカー Union の優良顧客になっていました。やがて同社は、Union が潜在的な機械購入者を施設に招き、実際のジョブショップ環境での機械性能を見せることを許可しました。Magna Machine のショップフロアは、事実上 Union の米国テクノロジーセンターとして機能しました。こうして同社は、Union マシンの北米市場向けインポーター、サービスおよび部品提供者として UPS を設立しました。以来 UPS は、スペインの工作機械メーカー Bost、Ibarmia、Machine Tool Engineering（MTE）のラインを追加して拡大しました。クレイマー氏は、これらのビルダーとの緊密な関係が、同社が現在活用している多様なマルチタスキングプラットフォームを効果的に統合することを可能にしたと語ります。

「スーパーベイ」でのマルチタスキング

Magna Machine は 1985 年、シンシナティ北郊のフォレストパークに移転しました。以来、大型マシンを収容するために施設を何度も拡張してきました。最新の増設は、非公式に「スーパーベイ」と呼ばれる、ごく少数の超大型マルチタスキングマシンを収容するために目的建設されたエリアです。2012 年 1 月完成のこのベイには、スプレッダーと組み合わせて 160,000 ポンド（約 72.6 トン）の揚力を持つ 2 基の 40 トンクレーンと、20×20 フィートの大型ドアを備えます。このドアは、写真左の直径 23 フィート（約 7 m）の鉱山部品のような、より大型の部品を搬入しやすくするため、さらなる拡幅を検討中です。

現在、このベイには 3 種類のマルチタスキングプラットフォームがあります：ロータリーテーブル付き横形ボーリングミル、Y 軸テーブル移動付き立形旋削センター、B 軸ヘッド付き横形ターンミル。それぞれ用途に応じた利点があり、多様な設備オプションを持つことは価値があります。流れてくる仕事は常に変わるからです。また、一部の部品を複数のタイプのマシンで加工する選択肢も得られます。

同社最大のマルチタスキングマシンは、600 ヤードのコンクリートを打ち込んだ基礎の上に設置された Union PCR 160 横形ボーリングミルです。XYZ 加工エンベロープは 590×236×59 インチで、これら各軸に静圧ガイドウェイを備えます。さらに、W 軸主軸移動 27.5 インチを提供。80 HP のフロアタイプモデルで、フライス加工時にはコラムが動き、ワークは固定されます。複数の自動交換可能ヘッドで、旋削を含む多様な加工に対応。

Bost HT-120 ロータリーテーブルをマシンの X 軸移動端に設置することで、旋削、端面加工、ボーリングが可能になります。この構成は、UPS を通じた工作機械サプライヤーとの緊密な関係の利点を浮き彫りにします。異なるブランドの技術を組み合わせることで、非定型のマシンカスタマイズが可能になります。

ロータリーテーブルの耐荷重は 250,000 ポンド、旋削速度最高 20 rpm。Magna Machine が開発した特殊治具により、157×157 インチのテーブルで最大 315 インチ径まで旋削可能。前述の直径 23 フィートの鉱山部品は、このマシンでの生産に最適です。ワークをロータリーテーブル上にフラットに固定するだけで、旋削、フライス、穴あけ、ボーリングを 1 回の段取りで完結でき、この配向は垂直に立ててニーボードで加工するよりもはるかに安全です（それも選択肢として残っています）。このマシンなら、OD 真円度公差 0.001 インチ、円筒度 ±0.002 インチ、表面粗さ 32 Ra マイクロインチで加工可能。さらに、複数のブッシュ用ボーリングを円周上に、OD と同心度 0.002 インチ以内で精密に加工できます。これは、旋削とボーリングを別々の旋盤とフライス盤で行う場合、達成が困難です。

立形旋削プラットフォーム

Magna Machine のマルチタスキング立形旋削センターは、Bost VTL 60 CY です。137 HP のロータリーテーブルを備え、高さ 142 インチ、直径 240 インチまでの部品を旋削可能。テーブル旋削速度最大 104 rpm。Union PCR 160 と同様、自動交換可能ヘッドで旋削と上面・側面フライスの両方に対応。通常なら立形旋盤で旋削し、横形ボーリングマシンでフライス加工する部品に、より効果的なオプションとなります。

このマシンの際立った特徴は、Y 軸テーブル移動を持つことです。これはライブツーリング付き立形旋盤では珍しいです。従来のライブツーリング付き立形旋盤は、テーブル回転で上面のフライス加工しかできません。しかし Bost マシンの Y 軸とサイドフライスヘッドの組み合わせにより、輪郭加工を含む側面フライス加工も可能になります。Y 軸移動により、20×13 フィートの X-Y エンベロープでそうした加工が可能です。

横形旋削プラットフォーム

Magna Machine の 3 台目かつ最新のマルチタスキングマシンは、Bost T4F 横形ターンミルです。大型部品の旋削、フライス、ボーリング加工が可能で、80 インチスイング、芯間 354 インチを提供。±90 度の回転範囲で無限の位置決めが可能な 50 HP B 軸ヘッドを備え、60 ポジション自動工具交換装置（ATC）がこれをサポートします。

T4F は元々、無垢材からクランクシャフトを旋削・フライス加工するために設計されました。B 軸ヘッドの X 方向リニア移動とメイン主軸の C 軸を同期させることで、フライス工具がクランクシャフトピンの主軸中心線周りの偏心回転を追従できます。ピン径公差 ±0.0005 インチが可能。Magna Machine はクランクシャフトを日常的に製造していますが、パイプや拡張マンドレルなど他の部品への応用可能性も見出しました。

B 軸ヘッドは旋削作業にも使用できますが、荒旋削にはマシンの「ギロチン」ブレード（Capto C6 工具インターフェース）が一般的に使用されます。この背が高く頑丈なブレードは、旋削時の下向き切削力に耐えるよう設計され、より重い切り込みで材料除去率を最大化できます。

クレイグ・ルイス氏が、このマシンとスーパーベイの他のマルチタスキングマシンの主担当プログラマーです。彼は本質的に 20 年の工具・金型ショップ経験を持つ「フライス屋」ですが、T4F の習得曲線は急ではなかったと言います。ある意味では、このマシンは旋削センターより五軸フライス盤のように振る舞うと氏は指摘します。マシン設置後、Bost がプログラマーを派遣し、4 か月間のトレーニングを提供したことも助けになりました。さらに、このマシンの主要工具メーカーであるサンドビックも現地でターンミル研修クラスを実施しました。

セットアップ高速化のため、レニショー RMP 60 タッチトリガープローブで径、端面などを検出。ルイス氏は、プローブ使用でセットアップを 50% 高速化できると見積もります。特に複雑なジョブで効果的です。場合によっては工程内検査にもプローブを使用しますが、大型部品の現場計測には主にファロ Vantage レーザートラッカーを使用しています。

新たな導入予定

スーパーベイに次に導入されるマルチタスキングマシンは、Ibarmia THC-1600 5x 立形ターンミルです。98 インチスイングを備え、59×79 インチのワークエリアで五軸フライス加工が可能。フライス工具と旋削工具の両方を自動交換でき、ヘッドに「ブロッキング」機能を備え、重切削旋削を可能にします。ヨーロッパ市場ではおなじみのこのマルチタスキングプラットフォームですが、Ibarmia 製として米国に設置されるのはこれが初となります。Magna Machine にさらなる生産オプションをもたらし、大規模マルチタスキング設備をさらに受け入れることで、同社は顧客にとってよりレスポンシブで価値ある存在になり続けています。