あらゆる規模のショップに対応したテーラーメイド機械加工技術 — ツールプリセッター最新動向

あらゆる規模のショップの機械加工要件に合うツールプリセッターを見つけるのはそれほど難しくありません。機械スピンドルを止めて工具をタッチオフする——機械がアイドル状態になる——のではなく、オフラインで工具をプリセットする価値は、特に最小規模の初回ユーザーショップにとって、不可欠なものであることを証明し続けています。大規模ショップでは一般に、工具プリセッティングが定量的な有意な成果をもたらすことを認識しています。Haimer USA（イリノイ州ヴィラパーク）社長のブレント・ホールデン氏によれば、これらのメリットには、アイドルタイムと不良品の最小化、工具コスト削減、生産におけるプロセス信頼性の向上、工具寿命の延長、一貫した製品品質の確保が含まれます。「2017年の設備投資ウィッシュリストでプリセッティング技術がトップに挙げられた調査を見ました」とホールデン氏。「切削しないテクノロジーへの投資としては驚くべきことです。」

サプライヤーは、最小ジョブショップから大量生産工場まで、あらゆる要件に対応できるよう精密プリセッティング技術を進化させてきました。エントリーレベルの基本機から最新の高度な自動化システムまで、プリセッターモデルは工具長、半径/直径、角度、半径などを測定します。モデル間の実質的な違いは、構造、扱える工具サイズ、高度なイメージング技術の使用、後処理とRFID通信機能の有無にあり、これらはますます重要になっています。

プリセッター技術は、オペレーターの補間と転記によるエラーを最小化するよう進化しました。測定データの取得と機械NC制御への直接ロードは、カメラシステム、レーザー、RFIDと機械読み取り可能チップにより、シームレスな自動データ通信で実現されます。プリセッター技術の究極の目標は、スピンドルを回し続け、機械をアイドル状態にさせないことです。

自動プリセッティングがショップの成功を支える

Rego-Fix Tool Corp.（インディアナ州インディアナポリス）とZoller Inc.（ミシガン州アナーバー）の最近の協力により、サイクルタイムを短縮し、時間を奪う手動介入なしで精密なオフセット測定を保証する自動プリセッティングが実現しました。両社は自動工具プリセッティングと測定システムへの革新的なアプローチを開発しました。「powRgripクランピングを備えた『Venturion 600』と呼ばれるこのシステムは、オペレーター介入の必要性を事実上排除し、それにより工具プリセッティングの速度、精度、再現性を大幅に向上させます」と、Rego-Fixのエンジニアリングおよびテクニカル マネージャー、デビッド・マクヘンリー氏。

「お客様と密接に協力する中で、powRgrip技術を自動プリセッターシステムの一部として使用したいという高い需要があることに気づきました」とマクヘンリー氏。Venturion 600 with powRgripは、あらゆるタイプの工具の高精度クランプ/アンクランプ、測定、プリセッティングが可能です。高トルクpowRgripコレット クランピング技術は、3μm未満の振れで動作し、振動を減衰させ、高速機械加工アプリケーションで優れた表面仕上げを実現します。

「高度な自動プリセッティング技術とpowRgripの融合により、特に生産ライン製造環境でpowRgripの適用範囲がさらに拡大します。自動車と航空宇宙セクターの大量生産企業——しばしばこれらの分野にあります——は、高度に再現性のある自動プリセッティングシステムだけが提供できる一貫性と速度を必要としています」とマクヘンリー氏。

なぜVenturionシステムはこれほど強力なのか？

運用時、Venturion 600は入力と操作の面で簡単、シンプルなナビゲーションを提供します。ショップは使用する各切削工具のプロファイルを作成し、ゲージ長、直径などのパラメータを指定します。オペレーターが工具をプリセットするとき、コレット内に工具を入れ、プリセッターに入れ、ソフトウェアで正しいプリセット情報を選択し、システムを開始します。システムは切削工具を測定し、圧入し、再度測定して最終組立測定値を取得します。安全機能として、オペレーターが手動で圧入サイクルを開始し、手が機械から離れていることを確認する必要があります。システムは工具データを印刷するか、RFIDチップにエクスポートします。

Zollerのプリセッティング製品には、工具プリセッティング、測定、自動検査用ハードウェアとソフトウェアが含まれます。すべての機能は、プロセス信頼性とトレーサビリティを満たす完全なソリューションを提供するよう設計されています。縦横寸法、半径、二角度技術、同心度と振れなど、すべての標準測定機能が利用可能です。

中小規模企業向けの工具識別とデータ転送は、ネットワーク接続なしで実現されます。工具はZollerのプリセッティングと測定デバイスで測定され、測定工具データがQRコードにエンコードされラベルに印刷されます。QRコードをリーダーでスキャンすると、データがCNC機械の制御装置に自動転送され、手入力によるタイピングエラーの可能性が排除されます。

Venturion 600プリセッティング システムは、Zollerのイメージ プロセス ソフトウェア「パイロット」、インテリジェントなタッチスクリーン操作、直感的で人間工学的な操作要素を備え、ワークフローを最適化。Zollerの高精度スピンドル「ace」を搭載し、同心度0.00008インチ（0.002mm）とクイックチェンジ工具クランピングを実現。CNCがスピンドルC軸を制御し、工具切れ刃の自動フォーカシングを実行。ロータリーエンコーダーにより、スピンドルの公称角度への完全自動位置決め、またはC軸の評価による測定が可能です。

測定システムとpowRgripメカニカル工具ホルダーユニットの間でオペレーターが工具を手動で移動させる必要はありません。Venturion 600では、自動プリセッターが10秒未満で工具をクランプし、高さを測定し、機械加工オフセットを決定し、工具を工具ホルダーにセット——わずか1分で完了します。

Haimer、実績あるプリセッティング製品ポートフォリオを取得

Haimer GmbHがDMG MoriからMicrosetプリセッター製品ラインを取得し、「Haimer Microset」としてリブランディングしました。「Microsetラインのプリセッター取得は、工具ホルダー、シュリンクフィットマシン、バランシングマシン、3Dセンサー、超硬切削工具を含む当社ソリューションポートフォリオにとって素晴らしいフィットです」と、Haimer USA社長ブレント・ホールデン氏。Haimer Microset製品ポートフォリオは、エントリーレベルのUNO SmartマシンからVIOリニア工具シュリンクモデルまで、29モデル以上を網羅します。

「成功する機械加工には、強力な機械と高精度工具保持技術の両方が必要です。これにより精度がスピンドルから切れ刃まで確実に伝達されます」とホールデン氏。「プリセッティングのメリットには、スクラップ削減、時間を浪費するダウンタイムの最小化、機械工具により正確な情報を入力してスクラップ削減を支援することが含まれます。工具のタッチオフや手動プロービングに時間を浪費しないため、機械工具をフルに活用できます——そこに真の投資回収があります。」

「私たちの課題は、ユーザーのニーズに合った適切なプリセッティング技術をマッチングすることです。もちろん、正確な測定値を得るために製品の品質構造から始めなければなりませんが、それから将来5年間を見据えてニーズが何であるかを将来のお客様に尋ねます。例えば、オフセットデータを工作機械に直接転送したいかどうかなどです」とホールデン氏。

どのプリセッターを選ぶかの答えは、Haimer Microsetプリセッター製品ラインの幅広さにあります。プリセッターはすべてのメーカーの工作機械と互換性があり、双方向通信と後処理が可能です。測定データは、USBデータストレージ、Ethernet LAN、RS232で接続されたSiemens、Heidenhain、FANUC、MAPPSなどの機械工具NC制御システムに直接転送されます。さらに、RFID通信も利用可能。Haimer Microsetプリセッターはショップフロアでもツールクリブでも使用できます。

適切なツールプリセッター選定のために

すべての規模のショップ、特にジョブショップにとって最大の課題は、プリセッター選定の選択と経済性を正しく行うことであり、それを行う唯一の方法はショップの工具要件を徹底的に把握することです。「重要な考慮事項は、ショップの予算をプリセッティング要件に合わせることです」と、BIG Kaiser Precision Tooling Inc.（イリノイ州ホフマンエステーツ）のツール測定システム プロダクト マネージャー、ダグ・サムナー氏。「ショップの要件に関する情報には、ホルダーサイズ、工具の最大長と最大直径、総合公差、自動化レベルが含まれます。ショップで工具セッティングがどう組織化されているかも同様に重要です」とサムナー氏。

「ジョブショップでは、オペレーターがショップフロアで自分たちの工具セットアップを行うのが珍しくありません。Speroniマシンはショップハードンドで、実際にプリセッターをショップフロアに置くことを好みます。すべては、何台の機械で、シフトあたり何本の工具が使用されているかに帰着します。例えば、多くのセルでは通常、セル専用のプリセッターが1台あります」とサムナー氏。

Speroniプリセッティング技術は、エントリーレベルマシンから高生産ショップ向けマシンまでカバーします。「エントリーレベルプリセッターはDiasetで、インジケーターまたは光学プロジェクター付きです。ドリル、エンドミル、ボーリングバーに最適なプリセッターで、精度はプラスマイナス1/1000インチ。中級アプリケーションと1/1000インチ未満の公差を持つショップ向けには、直径14インチ[356mm]未満のSperoni Magisベンチトップユニットが、16、20、24インチ[400、500、600mm]の長さバリエーションで用意されています。Magisベンチトップ工具プリセッティングおよび測定システムはシングルスクリーン ユーザーインターフェースを備え、手動送り、重力送り、または工具クランピングとCNCスピンドルによる振れチェックを含むアップグレード版が利用可能です。」

「ワンカメラシステムとユーザーフレンドリーなコントロールで、高さと直径、工具回転による切削パス測定で最大高さと最大直径をロックイン、振れチェックも可能です。Magisは400、500、600mm長さと14インチ[356mm]直径でベストセラーです。Magisでは、スピンドルから16インチ[406mm]出た状態で0.0003インチ[0.008mm]以下の振れを保証します」とサムナー氏。

Speroni Futuraは、1μmの再現性精度を達成するよう設計された高精度モジュラー工具プリセッティング システムです。最も基本的な手動マシンからフルCNCまで幅広い構成で利用可能。オプション構成には、検査用セカンドカメラ、CAD/CAM統合、RFIDが含まれます。Speroni Futuraとその高精度スピンドルにより、スピンドルから16インチ出た状態で最大0.0001インチ[0.003mm]の振れを保証します。」

完全自動運転向けには、Speroni Futura AutoShrinkがあります。これは自動車業界向けにSperoni S.P.A.が開発した統合プリセッティングとシュリンクフィットシステムです。最新システムは「ハンズオフ」、完全自動（オペレーター非依存）、機能面と無双の±2.5μmセットアップ精度で完全に安全なソリューションとして導入されました。

ツールID管理でボタン操作を排除

Koma Precision Inc.（コネチカット州イーストウィンザー）が、Elbo Controlliプリセッター製品ラインにTIDシステム（工具識別ソフトウェア）を導入しました。TIDは、Elbo Controlli工具プリセッターと機械のNCコントローラーの間にインターフェースを確立する工具識別システムです。システムには2Dデータマトリックスリーダーと完全カスタマイズ可能なGUIが含まれ、CNC機械から工具プリセッターへデータを直接転送できます。

実践では、工具をプリセッターで測定します。データマトリックスコードを2Dリーダーでスキャンして保存・更新。工具をプリセッターから取り出し、CNC機械へ持って行き、ノートPCやタブレットで機械モデルを選択。工具データをスキャンして工具データベースに入れると、工具が選択されデータがロードされNCコントロールに表示されます。

「機械工のエラーと手動ボタン操作を排除するだけでなく、TIDシステムは工具データを直接機械制御に送信します。データは工具の長さと直径、角度、半径、工具摩耗、工具寿命にカスタマイズ可能です。ユーザーは期待工具寿命についての情報をロードできます。QRコードをスキャンして機械に更新すると、残り工具寿命が表示されます」と、Koma PrecisionのElbo Controlliプロダクト マネージャー、ティム・マレー氏。

「Elbo Controlliラインアップには8モデルあります。TIDはSethy Six、Hathor 6、66Bモデル、E46L、E46TWモデルと互換性があり、25本でも25,000本でも、小規模・大規模を問わずショップにフィットします。工具長や直径をボタンを押して入力する必要がなく、誰でもデータを迅速にアップロードできます。エントリーレベルマシン、中級Hathor 6、ハイエンドE46Lのいずれを選んでも、プリセッティングを検討するユーザーは、工具の最大長と最大直径、最大工具重量、後処理と直接データ送信が必要かどうか、さまざまな測定タイプで要求される再現性と公差について情報を提供する必要があります。」

超精密工具セッティング：MIDA Diamond VTS

Marposs Corp.の新世代MIDA Diamond VTSビジュアル工具セッターは、航空宇宙、航空、生物医学、金型など、部品と金型に最高レベルの精度が要求される業界におけるマイクロ製造の精度ニーズに対応するよう設計されています。これらのプロセスで使用される工具はより小さくなり、直径0.1mm以下に達しています。その結果、これらのマイクロ工具は、従来のタッチオフ技術が単純に使えない、オンマシン工具測定のルールを再定義しています。

新しいコンパクトなMIDA Diamond VTSは、機械テーブル面積を削減し、限定されたテーブル寸法の影響を受けない0.2μmの再現性を備えています。VTSシステムは、CCDカメラで撮影した画像の処理により工具寸法を測定します。関連パラメータには、長さと直径測定、工具振れ、カッター半径、工具中心、単一カッター完全性、機械軸の熱ドリフトが含まれます。VTSは10μm直径の小さな工具をチェック可能で、システム分解能0.1μmにより0.2μmの再現性値を達成します。

VTSは、フルスピンドル速度で回転中の工具を測定します。ユーザーが工具チェックのためにスピンドルを減速する必要がないため、プリセッティング時間を短縮し、測定精度を向上させます。VTSは手動での工具表面分析にも使用可能。連続フロントライトにより、オペレーターはPCモニターで照らされた工具表面を見ることができ、カッター完全性を評価できます。

VTSユニットは機械作業エリア内に設置されるよう設計され、過酷な機械環境に高耐性を提供する二重保護システムを備えています。空気圧シャッターがVTS非作動時に光学レンズを覆い保護。さらに、光学ウィンドウからのエアフローがエアバリアを形成し、チップとクーラント滴を排除、シャッター開放時にもシャッター側を清潔に保ち光学レンズを保護します。