耐久性のある工具が困難なターンピーリング加工のサイクルタイムを短縮

Weingärtnerは、Vario+ 700工作機械にターンピーリングヘッドを搭載し、9つの荒取りインサートと1つの仕上げインサートを使用しました。すべてKennametalのKCU25B超硬グレードを採用。工具故障や工具寿命の大幅な低下はワークとヘッドの両方を損傷する可能性があるため、単一セットアップ内で工具交換なしに加工を完了する必要がありました。すべての画像はWeingärtner提供。

長さ3,900 mmの部品からオーステナイト系ステンレス鋼1.4435をターンピーリングで約60 mm除去するのは、すでに要求の厳しい作業です。それを工具交換なしで行うのはほぼ不可能です。しかし、オーストリアの複雑な回転部品向け工作機械OEMであるWeingärtnerの顧客が、最近この課題を持ちかけてきました。

Weingärtnerは顧客と相談し、Vario+ 700マシンを提供して作業に対応できましたが、試したほとんどの工具が工具寿命要件を満たせませんでした。最終的に、OEMは工具メーカーのKennametalと提携し、そのKCU25Bグレード工具が加工プロセス全体を通じて十分な耐久性を発揮することが判明し、さらにプロセスを推し進めました。

注目コンテンツ

ターンピーリングの課題

Weingärtnerのソフトウェア開発部門のプロセス研究者であるDaniel Weber氏は、同社が顧客相談、モジュラーマシンのカタログ、らせん部品用の社内CAD/CAMシステム（WeinCAD）、サービスなどを含む完全なソリューションを誇りにしていると述べています。Vario+ 700とターンピーリングヘッドを購入し、60台の進みキャビティポンプを生産する必要があった顧客が、新しいマシンを収容する施設の準備が完了する前に部品を納品する必要が生じたとき、Weingärtnerは部品の製造と加工プロセスの設計を引き受けました。

Weingärtnerの専門WeinCAD CAD/CAMソフトウェアは、ポンプローターのようならせん部品のシミュレーション手法を提供し、OEMがターンピーリングヘッドをリスクにさらすことなくプロセスソリューションをテストできるようにしました。

部品は素材から160 mmの直径と3,900 mmの長さに予備旋削されます。メインのターンピーリング操作では、ポンプローターにエキセントリックな輪郭を作成し、最終直径は100.5 mmです。ターンピーリングは、150分のサイクルタイム中に工具に干渉しない短く容易に破断するチップを促進するため、複数の荒取りインサートと1つの仕上げインサートをずらした順序でワークに噛み合わせます。エキセントリック形状の作成には、断続切削と連続切削の両方、およびターンピーリングヘッドのオフセンター位置が必要で、これはヘッドへのアクセスを困難にし、工具交換を約30分間に押し上げます。工具交換は、工具故障や工具寿命の大幅な低下がワークとピーリングヘッドを損傷しないベストケースでも、表面仕上げに影響を与えます。

したがって、切削工具とインサートは、各部品のサイクルタイム全体で持続する必要があります——オーステナイト系ステンレス鋼1.4435という部品材料によってさらに困難になる課題です。これは熱伝導率が低く、加工硬化傾向があるタフな材料であり、切削工具に厳しい要求を突きつけます。Weingärtnerがテストした多くの切削工具は、この仕事の工具寿命要件を満たせませんでした。そのため、工作機械OEMはKennametalと提携し、この高要求ジョブのニーズを満たす工具を見つけました。

Weingärtnerとその顧客が製造する各ローターは、ターンピーリングのためにVario+ 700に入る前に160 mm直径に予備旋削されます。このプロセスは、部品の3,900 mmの長さ全体にわたってほぼ60 mmの材料を除去します。

確かな（超硬）ソリューション

Weingärtnerからの切削データを分析し、いくつかの形状を調整した後、KennametalチームはKCU25B超硬グレードを推奨しました。このグレードは同社の3層KENGold PVDコーティングを使用しており、Kennametalによると熱変形抵抗性、刃先摩耗抵抗性、一般的な摩耗抵抗性を向上させ、工具耐久性を改善します。

「工具寿命は最初から印象的で、表面品質は一貫しており、チップ制御は信頼できた」とWeber氏は述べ、必要な150分の工具寿命を確実に満たせたことを指摘しています。この用途では、Weingärtnerはターンピーリングヘッドに、軸方向切込み深さ5.5 mmで動作する9つの荒取りインサートと、軸方向切込み深さ2.0 mmで動作する1つの仕上げインサートを組み合わせました。

Weingärtnerはこれらの工具で、Ra 2.2 µm、Rz 9.5 µmの表面仕上げを達成しました。同社によると、これは後の製造段階で必要な研削量を削減する結果です。工具はまた、予想より積極的な切削条件が使用できるほど十分に耐久性があることが証明されました。プロジェクトのKennametalセールスエンジニアであるMarkus Pleyer氏は、「プロセスを最適化することで、加工時間を150分から126分に短縮しました——一貫して優れた結果で」と述べています。