最高の加工パフォーマンスを引き出す7つの必須原則
今日の「より低コストで高品質な製品」という要求は、私たち全員に製造オペレーションをより深く見直すことを迫っています。製造プロセスの最適化は単なる良い目標ではなく、私たちの未来のための必須条件です。最適化加工は、固定パラメータセットに従うことで達成されるものではなく、原則に従うことで達成されます。これらの原則を「最適化加工のための7つの要件」と呼びます。すべての7つが揃って初めて、最適化加工条件の達成と維持が可能です。また、これらは現行オペレーションの評価や、最適化済みオペレーションの見直しによる継続的成功の確認にも使えます。
これら各要件は、あらゆる最適化加工アプリケーションの成功に不可欠です。
1. 高品質なツーリング
高品質工具の要件:
- 適正価格。 最も高価なものが必ずしも最高品質とは限りません。
- 製品の一貫性。 最適化加工には一貫した工具が必要です。
- 製品サービス。 世界一の工具でも、メーカーがサポートできなければ価値がありません。
- 専用設計工具。 アプリケーション専用に設計された特殊工具は、生産性を数倍に高め、単位部品コストを下げられます。
2. 適切な機械状態
あらゆる加工オペレーションの成否は、適切な機械メンテナンスと、機械能力とオペレーションのマッチングにかかっています。
- 機械を元の稼働仕様通りに維持し、機械の能力を把握する。
- メンテナンスプログラムを立て、定期的に実施する。
- 壊れたら、正しく、一度で直す。
- それより、壊れる前に直す(予防保全)。
- 機械を運用要件に合わせ、機械の長所を活かす。
- 剛性の高い機械は重切削に使う。
- 高速機は軽切削・複数オペレーションのマッチングに使う。
- 仕事に必要な物理的能力(馬力等)があるか確認する。
3. オペレーションのシンプルさ
シンプルさに代わるものはありません。最適化を容易にするだけです。
- オペレーションセットアップをシンプルに。最適化加工にはセットアップ時間も含まれる。
- セットアップまたはセットアップ手順を標準化する。
- セットアップが運用要件(剛性等)を満たすか確認する。
- 常識とシンプルさでオペレーション順序を整理し、より良いフローを作る。
- 工場内を右往左往しない。
- シンプルなオペレーションほど製品一貫性を維持しやすい。
- 必要なら複数オペレーションを分割する。スループット改善にもつながる。
- 他の要件を犠牲にしない。得るものより失うものが大きい。
4. 剛性
工具寿命、サイクルタイム、製品スループットは、剛性なしに最適化できません。
- 機械剛性(能力評価)
- 機械がオペレーションに必要な剛性を持つか確認する。
- クライミング加工(最長工具寿命)には、軸送りのアンチバックラッシが必要。
- ワークとセットアップの剛性(最適構成の評価)
- 部品形状と加工姿勢を評価する。
- 最大剛性のためのセットアップ設計。必要ならオペレーション数を減らす。
- ツーリングシステム剛性(最大剛性の評価)
- 可能な限り大径・最短長の工具を使う。
- 剛性重視で、最短オーバーハングを許容するツールホルディングシステムを使う。
5. 適切な切削速度と送りの関係
適切な速度-送り関係が達成されなければ、金属除去率を最適化できません。
速度-送り関係:
- 関係が離れすぎている(工具寿命不良)
- 速度が高すぎ、送りが低すぎると、高摩擦熱と急速な刃先摩耗を招く。
- まず速度を下げて調整。速度が高すぎてアプリケーションに対してアンバランスな状態で送りを上げると、工具が折損する恐れがある。
- 関係が近すぎる(破壊的故障)
- 工具構造に対して送りが重すぎると、工具が粉砕し、ワークとツールホルディングシステムを損傷する可能性がある。
- まず送りを下げて調整。速度も高すぎる可能性があるため。
- 適切な関係の決定(アプリケーションと共に作業)
- 与えられたアプリケーションに対する中程度の速度から始める。初回パスで速度が高すぎれば、関係性を検証できない。
- 中程度の送りから始め、加工条件が「関係が近すぎる」(チャタリング)を示すまで送りを上げ、そこから10〜20%送りを戻す(これで最適送りが確定)。
- 速度と送りを比例して10〜20%ずつ上げていき、加工条件がそのアプリケーションの上限(チャタリング、仕上げ不良、過度振動)を示すまで続ける。
- 速度と送りを比例して20%下げる(安全マージンを持った最適化加工レートが確定)。
6. 適切な切削液
- ドライ加工
- 工具寿命が極めて悪化する。
- 安全上の理由がない限り、決してドライで加工しない。
- やむを得ずドライの場合、速度は低め(でも低すぎない)、送りは高めに。これにより摩擦熱を低く抑え、切りくず形成に熱を保持させる。
- 水溶性クーラント
- 発熱が大きい用途では、水は油より熱をよく吸収する。
- 軽い切りくず負荷が一般的な用途(仕上げエンドミル等)で使用。軽送りはより多くの熱を切削工具に伝えるため。
- フラッド(溢流)システムはミストより遥かに効率的。ミストは精密な位置決めが必要。
- 油性クーラント
- 重送り用途では、油は熱をあまり吸収しない。
- 荒加工エンドミル等、重い切りくず負荷が一般的な重送り用途で使用。厚い切りくずは熱をよく吸収するが、生成により多くの潤滑を要する。
- 冷却高圧システムはフラッドより優れる。ただし機械が密閉され、ミスト回収システムがある場合のみ。
- 天然植物油潤滑剤
- 重送り用途のみ。クーラントではない。
- 油性クーラント用途の代替として使用可能。潤滑性は油性クーラントの約3倍で、生分解性。
- 通常ミストシステムで十分。フラッドではコストが高すぎる。
7. オペレーター教育
オペレーター教育は、最適化機械アプリケーションの達成と維持に不可欠です。
- オペレーターは最適化への取り組みの直接的な当事者でなければ成功しない。今後維持していくのは彼/彼女だから。
- オペレーターの経験を活かす。その機械を一番知っているのは本人。
- 機械能力と必要メンテナンスについてオペレーターの助言を聞く。初期段階で大いに役立つ。
- 「自分のもの」と思えば大切にする。あなたがいない時も回し続けてくれる。
- オペレーターは、これまで何年もやってきたことと、最適化アプリケーションの違い、そしてそれが変化にどう反応するかを知らなければならない。高速・高送り域の加工条件は、低速・低送り域とは異なる反応を示す。
- オペレーションの機能と反応を明確に知っていること(音と感覚)。
- 何か変化があれば、適切にアプリケーションを調整する方法も知っていること。100%絶対に同じ状況などあり得ない。
- 彼らと自分自身を、この共通目標達成のために協力し合えるよう訓練する。
- 協力と信頼がなければ、オペレーションは確実に失敗し、全員が損をする。
- 過ちは人間の常、そこから成長する。
- 適切な教育の欠如、または無教育は、非生産的で悪いビジネスだ。
原稿はNiagara Cutterのウェブサイトで以前公開されました。
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