ダイナミックミリングツールパスがソフトゼル受託製造のカスタム部品ビジネスを加速

NCショップ、ダイナミックミリングツールパスでカスタム部品ビジネスを拡大

市販薬と処方薬のソフトゼル製品を製造する際、各ゼルカプセルに充填される投与量は精密でなければなりません。当然ながら、配合量を計量するシステムにも同じレベルの厳格な精度が求められます。栄養補助食品と医薬品のソフトゼル製品の大手受託メーカーでは、計量ポンプと生産設備の精度と信頼性を維持するため、Progressive Tool & Manufacturing Inc.（ノースカロライナ州グリーンズボロ）に依頼しています。

「受託メーカーは、極めて特定のレートで薬液を送るカスタム機械を使っています」と、Progressive Toolの設計エンジニアRyan Thompson氏。「言うまでもなく、精度と一貫性が重要です。10年以上にわたり、医療用計量ポンプの部品製造とリファービッシュを行ってきました。」

DanielとRichard Thompson兄弟によって1984年に創業されたProgressive Toolは、ノースカロライナ州中部で特殊機械部品とゲージを製造してきました。主にカスタム部品（平均5〜10個ロット）を手がけ、量産加工は行っていません。顧客は医療業界から防衛請負業者、プロトタイプテストを行う航空宇宙企業まで多岐にわたります。「年に1〜2回、顧客向けに300〜400個を製造することはありますが、基本的に『ものを作る、測る、組み立てるためのもの』を作るショップです」とRyan氏。

従業員は熟練ツールメイカー

Progressive Toolは一般的な機械加工ショップとは異なります。創業者のRichard "Dick" Thompson氏（Ryan氏の父）によると、同社を際立たせる一点は、全従業員が熟練ツールメイカーだということです。「見習いであっても、ツールメイカー見習いです。全員が図面から製造まで一貫して担当できます。」

Dick氏によれば、ツールメイカーは材料セットアップ、部品の出し合わせ、CNCマシン操作、プログラム作成、独自のセットアップ、治具製作まで全て行います。「単なるマシンオペレータや部品ローダーはいません。」

同社は30年にわたり、金型製造の徒弟訓練を支援しています。全ショップ従業員が4年間の徒弟課程を修了しているか、現在進行中です。

特殊部品製造のため、4軸CNCフライス盤、多軸CNC旋盤、CNC放電加工機（シンカーとワイヤー）を、極めて厳しい公差を実現するマシンツールプログラムを生成できる強力なCAD/CAMソフトウェアと併用しています。

「全CNCマシンをMastercam（CNC Software Inc.、コネチカット州トランド開発）で制御しています」とDick氏。「『不可欠なリンク』だと考えています。当社のツールメイカーは工作機械でプログラミングしません。全てソフトウェアで行います。」

同社はカスタム部品で地域最高品質ショップの一つとして評判です。Dick氏によれば、精度で妥協しないことでその評判を得ています。大半の仕事は極めて厳しい公差を伴います。医療案件を例に、Dick氏はProgressive Toolが計量ポンプで用いたプロセスを説明します。「スライドバルブを0.005ミリ（0.0002インチ）の平行度・平面度で研削し、硬化ステンレス12.7×50.8×254ミリ（0.5×2×10インチ）の部品で、0.1524ミクロン（6マイクロインチ）の仕上げ面粗さを達成しました。」

「通常、ソリッドモデルから始めます。Mastercamに取り込み、ツールパスを作成し、モデルの元の設計幾何学を用いてツールパスを実行します」とDick氏。一部の顧客は2D図面からのワイヤーフレームと設計データを使用しますが、Progressive Toolはソリッドモデルを好みます。

ダイナミックミリングへのアップグレード

Progressive Toolは約20年間Mastercamを使用してきました。サブスピンドル、C軸とY軸、ライブツーリング付き旋盤を購入したのと同時に、Mastercam 2017へアップグレードしました。このアップグレードで新しいツールパス機能が加わり、ツールメイカーたちを驚かせました。

ダイナミックミリング（Dynamic Motionテクノロジー）は、ソフトウェアに組み込まれた独自アルゴリズムを用いて、工具が切削を進めるにつれて材料の変化を自動検出します。工具は材料とエンゲージし続け、空切りを最小化し、マシンをフル能力で稼働させます。Thompson氏は、当初は皆が慎重だったと振り返ります。「デモを見て懐疑的だった」とDick氏。しかし、MastercamリセラーのBarefoot CNC（ノースカロライナ州モーガントン）が提供するトレーニングを受けて帰ってくると、誰も振り返らなかったといいます。

同時にDick氏は、ダイナミックミリングが全ての部品と仕事に適するわけではないと指摘します。しかし、適切な用途と適切な切削工具があれば、「機能するだけでなく、驚異的だ」と語ります。304ステンレスの部品で、従来荒・仕上げに約1時間かかっていたものが18分で完了。「従来の3〜4倍の速さだ」と同氏。

別の案件、プラスチック切削では200 ipm（5 m/分）、6000 rpmで稼働。アルミと鋼では、切込み深さに依存するが50 ipm（1.2 m/分）近くまで出せると報告。「通常、工具径の1倍〜1.5倍の深さを狙う。19.05ミリ（3/4インチ）カッターなら、19.05ミリから31.75ミリ（1-1/4インチ）深さまで快適に切削できる」とRyan氏。

最近、ツールメイカーたちはマシンをさらに追い込んでいます。「皆、どこまで速くできるか試している感じだ」とRyan氏。

高速化にもかかわらず、同一工具で荒・仕上げができる新たな能力を「夜と昼の差」と表現します。従来はエンドミルで深さ方向の切削、底面の0.050〜0.0100インチ（1.27〜0.254ミリ）だけを削っていましたが、「フル切込み深さと増分ステップオーバーを驚異的な速度で実行できる。高速化に加え、工具寿命も実際に延びており、大幅なコスト削減になっている。」

更なる受注へ

ソフトウェアと新しい生産設備の組み合わせが、同社の受注拡大とビジネス拡大への道を開いています。「10〜20個の製造でも、時間短縮効果は大きい」とRyan氏。送りと回転数が向上したため、一部古い設備の更新が必要になると指摘。「80年代のマシンではもうついていけない。」

若きThompson氏は、2017年ソフトウェアアップグレードによる他の成果も列挙します。サブスピンドルと多軸アクティブライブツーリング付き旋盤の導入で、多くの新たなビジネス機会が開けました。

「複合加工機で、以前なら1ダースのセットアップが必要だった部品を1セットアップで加工できるようになった。時間短縮だけでなく、より多く、より異なる仕事を受注できるようになった！」

ソフトウェアアップグレードでMastercamのVerifyソリッドモデル切削検証/マシンシミュレーション機能も利用可能になりました。Dick氏はこれを「あらゆるツールパスで巨大な時間短縮になる」と評します。「Verifyで作業中に『待て、このやり方じゃダメだ。裏からアプローチしなきゃ』と気づき、効率的に新しいツールパスを再作成できた案件がいくつもある。」

今日、新設備と新ソフトウェアの組み合わせへの自信を背景に、Progressive Toolは複雑形状と厳しい公差を伴うプロジェクトを引き受け、長年の専門分野であるカスタム部品ビジネスを拡大しています。

Ryan氏によれば、ダイナミックミリングの時間短縮効果だけで、Progressive Toolはより多くの仕事を獲得できるポジションにあります。「医療、防衛、自動車、原子力のいずれであれ、顧客は正確で公正な見積もりを期待しています。ソフトウェアはその点でも役立っています。」

両Thompson氏によれば、Mastercam 2017へのアップグレードによりリードタイム短縮、加工時間短縮、工具寿命延長が実現し、Progressive Toolはビジネス目標を達成しながら、カスタム部品での評判を維持しています。