CNC旋盤作業にフィルタリング・チップ・コンベアが不可欠な理由

Flotec（インディアナポリス）でのこれらの部品生産に使用されるようなフィルタリング・チップ・コンベアは、事実上すべてのチップ材質、サイズ、形状を排出しながら、50ミクロンまでの粒子を除去できます。写真提供：LNS America

新しいCNCフライス盤や旋盤の購入を検討する工場では、一般的に以下を考慮します：現在のプロセスにどれだけフィットするか、ビジネスの変化と成長に対応できる容量と汎用性があるか、信頼性と堅牢性はどうか、交換部品、技術サービス、カスタマー・サポートの可用性はどうか。

LNS Americaは、チップ・コンベアなどの周辺加工設備を選定する際にもこれらと同じ考慮事項が適用されるべきだと述べています。これらの装置は加工プロセスを最適化することも、弱点になることもあります。違いは、コンベアが現在の加工アプリケーションにどれだけマッチしているか、将来遭遇しうる異なる要件に適応できるかにかかっています。

チップ・コンベアは様々な設計と価格帯で提供されています。後者の観点では、フィルタリング・チップ・コンベアはより高い初期投資を要しますが、その投資収益率（ROI）は、現在のニーズを満たし、将来的に新しいジョブやワークピース材料に工作機械がより効果的に対応できるようにするため、検討に値すると同社は説明します。

チップ・コンベアの選択肢

ヒンジ・ベルト・チップ・コンベアが最も人気のモデルで、新しいCNC工作機械購入時に標準装備されることが多々あります。安価で、粗いチップと糸状チップの混合収集など、特定の加工アプリケーションに適切にマッチしていれば信頼性が高いです。しかし、アルミニウム、真鍮、鋳鉄、その他の材料から発生する微細チップを扱う作業には最適ではありません。これらの微小粒子がクーラントを汚染し、コンベア、流体ライン、ポンプを詰まらせるからです。

磁気チップ・コンベアは、砕けたチップを生成する鉄系専用の加工プロセスに適しています。しかし、コンベア磁石の間隔より長い糸状材料が発生すると、長い糸が磁石でショートを引き起こす可能性があります。また、微細チップを生成する鉄系材料加工に磁気コンベアを使用することは、上記と同じクーラント供給システムの問題があるため推奨されません。

非効率なチップ管理が生産中断を引き起こした際、FlotecはLNS Americaに問題解決を依頼しました。

対照的に、フィルタリング・チップ・コンベアは、事実上すべてのチップ材質、サイズ、形状を排出しながら、ポンプを損傷しクーラント寿命を縮める50ミクロンまでの粒子を除去できます。さらに、工場が機械速度と送りを上げて生産性を改善し部品単価を削減しようとする際にも効果的です。そうすると切削ゾーンの温度が上昇し、熱を下げるためにより多くのクーラント流量が必要になります。場合によっては、この増加したクーラント量が従来型チップ・コンベアのチップ効率的除去能力と汚染クーラントの再循環防止能力を超えます。結果として生産停滞・停止や、クーラント・ポンプ・システムへの損傷が生じる可能性があります。再循環チップは切削工具寿命を縮め、機械加工ワークピース表面仕上げを悪化させることもあります。これらの属性は、信頼性の高いライツアウト生産の実施を妨げたり、無人加工時間を制限したりする要因にもなります。

さらに、最新工作機械はアルミニウムや基本鋼からエキゾチック合金まで、幅広い加工と材料を処理できます。新しい受注で生産プロセス変更が必要になると、チップ・コンベアが新しい作業負荷を処理できないために、機械の適応能力が阻害されることがあります。こうした状況では、より効率的なモデルに既存コンベアを交換する必要が生じるかもしれません。したがって、粗大・糸状から極微細まで、事実上すべてのチップ材質、タイプ、形状を効率的に処理・フィルタリングできるチップ・コンベア・タイプが、最も幅広いCNC加工課題に対応できるものであり、LNSによればそれがフィルタリング・チップ・コンベアです。

フィルタリング・チップ・コンベアに求めるもの

フィルタリング・チップ・コンベアには複数の設計があります。交換式フィルター・メディアを使用するものもあれば、ステンレス鋼などで作られた永久的な自己洗浄フィルター・ドラムを備え、スクレーパー・システムや穴あきボックス・フィルターを採用するものもあります。

フィルタリング・チップ・コンベア・タイプは、無数のチップ材質、タイプ、形状をフィルタリングすることで、幅広いCNC加工課題を効率的に処理できます。

交換式自己洗浄フィルター・ボックスを備えたチップ・コンベアは、メンテナンスを大幅に削減し、異なる加工アプリケーションに容易に適応できるとされています。例えば、LNS MHシリーズのフィルタリング・チップ・コンベアは、交換可能なフィルター・ボックスで250ミクロンまでのチップを除去し、SFコンパクトは50ミクロンまでフィルタリングします。さらに、これらのコンベアは摩耗低減のため曲部に硬化トラックを採用、長寿命・低メンテナンスの強化ベルト、非フィルタリング・チップ・コンベアを超えない設置面積（性能を犠牲にしないコンパクト・ユニットも利用可能）、排出ポイントのカスタマイズを提供します。

交換式自己洗浄フィルター・ボックスは、メンテナンスを大幅に削減し、異なる加工アプリケーションに容易に適応できるとされています。

実際、フィルタリング・チップ・コンベアへのアップグレードにより、インディアナポリスのFlotec社はCOVID-19パンデミックへの対応で増大した需要に対応できました。Flotec社は、病院、新生児ICU、EMSサービスで使用される医療機器向けのレギュレーターなどの必須コンポーネントを製造しています。1983年創業の同社は、OEMとエンドユーザーの両方に世界中へ部品を供給し、これらの製品はほぼすべてカスタムメイドです。最新集計では、レギュレーター・ラインだけで4兆以上のユニークなアイテムを誇ります。

コロナ禍が拡大するにつれ、Flotec社製品の需要が同社を最大出力へと追い込み、ツインスピンドル・ツインタレット・スイス型旋盤でのライツアウト生産への依存度をさらに高めました。よくあることですが、成功するovernight生産には、製造プロセスのあらゆる部分がトラブルフリーである必要があります。非効率なチップ管理が中断を引き起こした際、Flotec社はLNSを招いて問題解決を図りました。

スイス型機械には標準のヒンジ・ベルト型チップ・コンベアが装備されていました。しかし、Flotec社ではこの機械で6061およびT651アルミニウム、一部350真鍮合金、303ステンレス鋼を加工しています。このプロセスでは非常に微細なチップが発生し、チップ・コンベアを通過して回収クーラントに入り、クーラント・タンクのフィルター・システムへ流れ込みます。

機械には4つの高圧フィルター・バスケットと、微細粒子をクーラント・ポンプに入る前に捕捉する追加バスケットがあります。これらの材料がフィルター・バスケットを満たし、クーラント・レベルを低下させました。一方、チップがクーラント・タンクに蓄積し、クーラント体積を置換しました。この体積損失が低クーラント・アラームをトリガーし、高圧供給システムを通じるクーラント流量を減少させました。結果として、加工中の部品と切削工具が十分に冷却されず、工具寿命の短縮と部品仕上げの劣化を招きました。

LNSの解決策は、既存のヒンジ・ベルト・チップ・コンベアをLNS Turbo MH 250フィルタリング・チップ管理システムに交換することでした。自己洗浄フィルター・ボックス設計により、MH 250はFlotec社のフライス加工で発生する微細アルミニウムと真鍮を含む、事実上すべてのサイズとタイプのチップを除去し、クーラントを250ミクロンまでフィルタリングします。

Flotec社社長Brian Davidson氏によると、「元のチップ・コンベアをLNSフィルタリング・モデルに交換する前は、日中約75ユニット、ライツアウトovernightで約40ユニットの生産でした。今は9時間の日中で75ユニット、午後5:30に消灯して翌朝8:30まで125ユニットを生産します。結果として、元のチップ・コンベアをLNS MH 250フィルタリング・チップ・コンベアに交換しただけで、このCNC工作機械の出力を月間約2,875生産ユニットから6,000ユニットへ、2倍以上に増やせました」

氏はメンテナンスも減ったと語ります。「クーラント・タンクの清掃が今では月1回だけです。フィルタリング・チップ・コンベア切り替え前は、機械の2つのフィルター・バスケットを1日3〜4回清掃していました。今は週2回だけです。同様に、高圧フィルター・バスケットの清掃も毎日だったのが週1回になりました」

Flotec社はまた、微細粒子がクーラントを置換・劣化させなくなったことで、高圧システムが正常に機能し、重要な部品仕上げを保護し、工具摩耗を減らし、クーラント寿命を延ばせることも確認しました。