ツールバランシングがツールの寿命と生産性をどのように高めるか

切削工具の振れと工具ホルダーの不均衡により、加工が困難になります。ここでは、工具のバランス調整技術について知っておく必要があることと、この手順を正しく行うことで振動を最小限に抑え、表面仕上げと工具寿命を向上させる方法について説明します。

スピンドル速度が20,000rpm以上に達する高速加工では、工具のバランス調整が必須です。しかし、多くの専門家は、バランス調整の必要性はわずか6,000 rpmから始まり、この重要なステップをスキップするとツールの寿命と生産性の両方が低下することを教えてくれます。

HaimerInc.の社長であるBrendtHoldenもその一人です。彼は、ウィスコンシンの機械工場が退屈な作業に苦しんでいるという15年前の話を語るのが好きです。 Haimerのツールバランサーの1つをインストールした後、機械工場は他の多くのジョブと同様に、そのジョブのスループットを大幅に向上させることができました。

「その特定のショップには、6,000rpmより高速なマシンは1台もありませんでした」とHolden氏は振り返ります。 「スピンドル速度に関係なく、工具のバランス調整の重要性を示す素晴らしい証言でした。」

彼らは一人ではありませんでした。米国の大手エンジンメーカーは、ツールバランシングソリューションを実装した後、計画外のダウンタイムで年間250,000ドルを節約しました。ミネアポリスのK＆G Manufacturingは、オフラインプリセットのツールホルダーアセンブリが、バランスをとったときに初めてサイズに合わせてカットされることを発見しました。切削工具メーカーのOSGが証明できるように、研削業界でさえバランスの価値を知っています。ホイールパックのバランスをとった後、同社は出力が20％増加し、スピンドルの寿命が30％増加し、消費電力が18％減少したことを発見しました。

これらの逸話が懐疑論者を揺さぶることができない場合は、より科学的な例を示します。これは、ツールのバランス調整の効果を説明するのに役立ちます。

Haimerのエンジニアは、エンドミルを2つのツールホルダーに取り付けました。1つはバランスが取れており、もう1つはそうではありません。両方とも、会社のツールプリセットユニットの1つでチェックされ、2ミクロン未満の振れがありました。次に、加速度計で分析しながら、各ツールホルダーアセンブリを18,000rpmで回転させました。結果？バランスの取れたアセンブリがほぼゼロレベルの振れを維持した場合、アンバランスのアセンブリは11ミクロン（0.0004 "）に増加しました。これは5倍の増加です。

工具の寿命を縮めるだけでは納得がいかない場合は、次のことを試してください。早期故障の主な原因は、工作機械のスピンドル再構築業者に問い合わせてください。ほとんどの場合、a）クラッシュ、またはb）ツールホルダーの不均衡のいずれかであることが示唆されます。多くのマシニングセンター、特に高速スピンドルを備えたマシニングセンターでは、交換は工具バランシングユニットよりも簡単にコストがかかる可能性があり、それは機械のダウンタイムとその結果としての生産遅延を考慮に入れていません。

あなたは考えているかもしれません。そのため、バランスの取れたツールホルダーを購入しています。」ホールデンや他の人はこれが良いスタートだと言うでしょうが、それはあなたの車のために高品質のタイヤを買うのと同じです-それらはまだバランスが取れている必要があり、切削工具やツールホルダーと同様に、それは完全な組み立てとして行われなければなりません。

ツールホルダーの調整

皮肉なことに、プロセスはそれほど違いはありません。自動車整備士が不均衡を相殺するためにホイールの片側に小さな重りを追加するのと同じように、ツールクリブアテンダントもツールホルダーに重金属ネジまたは奇妙な形のリングを追加し、不均衡状態になるまでそれぞれを慎重に調整しますキャンセルされました。ツールホルダー自体をドリルまたはフライス加工して、バランスがとれるまで少量の金属を除去することもできますが、これは明らかによりコストのかかる（そして永続的な）アプローチです。

タイヤとツールホルダーも同じ種類の不均衡、つまり静的と動的に悩まされています。 F-150のホイールからラグナットを外すと、静的な不均衡が生じます。これは、片側の重量が大きすぎると考えることができます。釣り船のプロペラで岩にぶつかると、動的な不均衡、または2つの回転面の不均衡に直面している可能性があります。 CNCマシニングセンター、特に長い工具や工具ホルダーで最も一般的なのは、この最後の状態です。

皮肉なことに、CATスタイルのツールホルダー（ここ米国で工作機械ビルダーに人気があります）は、フランジの非対称スロットのために本質的に不均衡です。片側に固定ネジが付いたウェルドンスタイルのツールホルダーも同様です。 HSK工具、特により一般的なA型でさえ、ある程度の不均衡に悩まされていますが、急勾配のテーパー工具ホルダーほどではありません。工具メーカーはこれらの不幸な状況を相殺しようとしますが、工具ホルダーの一方の端に保持ノブを取り付け、もう一方の端にドリルまたはエンドミルを取り付けます。すべての賭けは無効になります。したがって、ツールホルダーを完全なアセンブリとして常にバランスを取るようにアドバイスします。

プリンのツールバランシングの証明

この不均衡は定量化可能です。これはG値と呼ばれ、ほとんどの業界の専門家は、ツールのバランスを2.5 G以上（2.5未満の値）にする必要があると提案しています。数学的な傾向がある場合、HaimerのWebサイトでは、工具のバランス調整の科学に関する気の遠くなるような公式と、フライス盤、穴あけ、穴あけ作業の改善に関心のある人にとって重要であるという追加の理由を提供しています。

それで、それについて何をしますか？答えは今では明らかです。数年前にBrendtHoldenの別の顧客が最初の20,000rpmマシニングセンターを購入したときと同じように、ツールバランシングマシンに投資してください。結果は非常に良かったので、8,000 rpmに制限されていた古いマシンでも、店内のすべてのバランスを取り始めました。

「改善された工具寿命と表面仕上げはサイドノートでした」とHolden氏は言います。 「彼が最も気づいたのは、金属除去率の向上でした。 3,000 rpmで部品を切断する前に、彼は通常、バランスをとることでそれを2倍にし、それに応じて送り速度を上げることができることに気づきました。彼はわくわくした。」

ツールバランスを超えて

ZollerInc.のインダストリー4.0TechCenterマネージャーであるMattBrothersは、同社のツールバランシングソリューションの1つを実装した顧客からの同様のサクセスストーリーを共有できます。それでも彼は、バランシングマシンははるかに大きなツールクリブ戦略のほんの一部にすぎないとすぐに指摘します。同様に重要なのは、ツールをオフラインでプリセットする必要があることです。これにより、工作機械でタッチオフするときにオペレーターがエラーを起こす可能性がなくなり、マシンの起動可能性が大幅に向上します。

ほとんどのプリセッタの高度な光学イメージング機能により、ツールベビーベッドの係員は、使用前にツールを徹底的に検査し、前述の非常に重要な振れを測定することもできます。また、焼きばめ工具を使用しているショップ向けに、Zoller（およびHaimer）は、1回の操作で両方を実行できるコンボマシンを提供しています。

ブラザーズは、ツール管理ソリューション（TMS）を実装すると、オフラインツールプリセッタがツールの使用状況を詳細に把握するための揺りかごを提供すると同時に、プログラミングとセットアップのプロセスフロー全体を改善することを提案しています。

「ゾラーのTMSは工作機械と直接通信できます」と彼は言います。 「ショップのCAMシステム、シミュレーションソフトウェア、または工具寿命監視システムとのインターフェースが可能です。切削工具と工具ホルダーの情報を単一のデータベースに保存することには、データ精度の向上、工具在庫の削減、ダウンタイムの短縮、プロセスフローの効率化など、多くの利点があります。これが、TMSがインダストリー4.0に焦点を当てたショップの不可欠な部分であると私たちが感じる理由です。」

これらの生産性向上テクノロジーのいずれかに関心のあるショップの場合は、今が調査の時間です。セクション179の機器控除は12月に終了します。詳細については、MSC（またはこの記事に記載されている会社のいずれか）にお問い合わせください。

ツールバランシングのメリットを享受していますか？

工具のバランス調整は、高速加工にのみ必要であると考えられることがよくありますが、多くのショップがその恩恵を受けることができます。

専門家は、バランス調整の必要性はわずか6,000 rpmから始まり、この重要なステップをスキップすると工具寿命と生産性の両方が低下することを教えてくれます。

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