IMTS 2018でKennametalが革新的スピンドル接続システムを発表

IMTS 2018でのKennametalインタビューから、切削工具メーカー視点での業界脈動と革新状況、同社独自のスピンドル接続イノベーションを探ります。

今回の国際製造技術展（IMTS）は過去最大規模。約13万人来場の下、自然と問われます：金属加工業界は今どこにあり、どこへ向かうのか？ 業界最大手切削工具メーカーの幹部に聞きました。

「世界の製造業情勢は非常に強いと確信しています」とKennametalセールス担当副社長ダグ・エワルド氏（業界30年、冶金・材料工学バックグラウンド）。「業界は少し成熟し、大ブレークスルーは減りましたが、製品効率を高め、顧客コスト削減に貢献する継続的進化が見られます。」

エワルド氏は工作機械メーカー（高度CNC機械を製造し切削工具を収容する企業）向けグローバルグループを率います。キャリアはKennametal製造施設で始まり、材質グレード研究・グレード開発にも携わりました。

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ショー全取材はBetter MRO at IMTS 2018で。

機械・切削工具・スピンドルの接点：ツールホルディング

IMTSカンファレンスセッションでエワルド氏は、生産性最大化をテーマに技術プレゼンテーションを行い、スピンドル接続を「最弱リンク」と位置づけました。

今日の機械能力と最適化切削工具をどうマッチングさせ、最大アウトプットと最大収益性を獲得するか？ 3要素があります：工作機械、切削工具、スピンドルインターフェース（その機械でのスピンドルクランピング）。エワルド氏はこのスピンドルインターフェースが生産性向上において見過ごされがちな側面だと主張します。

「適切な工作機械選定と適切な切削工具選定は当然ですが、我々が強調したいのは、この2つを実際に繋ぐもの：その機械のスピンドルインターフェースまたはスピンドル内クランピングです。顧客が効果を最大化するには、これら全てに注意を払う必要があります。」

考慮点：剛性は曲げ抵抗に重要。ワークと切削工具の間に長いオーバーハングがあるか、厳しい仕上げ要求があるか。根本的に、与えられた機械のトルクと馬力で金属除去が可能か。切削材によっては主軸速度理解も必要とエワルド氏は説明します。

「非常に大きな考慮点は被削材です。チタン切削用工具は鋳鉄切削用工具とは全く異なります。」

Kennametalの最新イノベーションの一つはHarvi Ultra 8X工具ラインで、チタン航空宇宙加工に焦点を当てた新材種KCM40を採用。8つの切れ刃を持つ両面インサートです。

「この材種は特殊合金を含み、チタン加工で見られる高温での優れた変形抵抗性を発揮します。チタンは熱伝導が悪いためチップが高温になり、熱変形抵抗に優れた材種が必要です。」

工具内部特性により金属除去率を2〜3倍にし、同時に工具寿命を最大100％延長できるとエワルド氏。

切削応用における曲げ抵抗とトルク能力のバランス

金属切削で曲げ抵抗が重要なのはなぜか？ 接続によっては大きなトルクを扱えても、その高トルク発生に必要な切削力が工具に大きな曲げモーメントを生じさせるからです。

「エンドミル加工、特に長いオーバーハングでは、多くのスピンドル接続が耐えられる曲げモーメントに深刻な制限があります。非常に剛性高い工作機械、超高性能切削工具でも、弱いスピンドルインターフェースでは、より最適化・安定したスピンドルがあれば得られたであろう性能を引き出せません。」

エワルド氏の例は航空宇宙に焦点を当てます。金属除去に高性能工具と機械出力が必要な分野です。トルクと曲げモーメントをバランスさせながら「アグレッシブな切削」を可能にするため、KennametalはKM4Xスピンドル接続システムを推奨。自社テストでは競合製品より低い荷重たわみ結果を示すとしています。

「この設計には多くの科学が込められています。……ロックシステムによる力の組み合わせで、ほぼ5倍のメカニカルアドバンテージを得られます。機械がドローバーを10ポンドの力で引けば、システムは幾何学的進化により50ポンドのクランプ力を生み出します。」

KM4Xはフロントローディングクランプシステムで、テーパー2箇所と接続端面1箇所の計3点面接触を設計。最初の接触は工具テーパーとスピンドルテーパーのゲージ径エリア。工具がスピンドル内へ引き込まれるにつれ、テーパー両エリアで接触が生じ——干渉嵌合によりこの段階ではまだ端面接触はありません。

自社製品間の独立静的たわみ試験（KM4X63対HSK63）で、同一荷重・同一条件下でKM4XはHSK製品比約40％たわみが少なく——同一機械・同一切削工具で。また50％優れた表面仕上げと20％長い工具寿命を確認。

「この非常に安定した接触により、主軸をより高速回転できます。またクーラントにも非常に効率的に対応する設計です。」

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