HAIMER Safe‑Lock™：安全・効率・耐久性を兼ね備えた工具クランピングシステム

HAIMER Safe-Lock™ プルアウト防止システムは、切削工具の安全なクランピングを保証します。ツールホルダーの特殊ドライブキーが、切削工具シャンクの螺旋状溝と完全にマッチし、摩擦クランプ力とポジティブな形状適合ロックを生み出します。これにより、切削工具がツールホルダーから抜け出るのを効果的に防止。さらに、許容回転速度の向上と工具寿命の延長により生産性を高めます。

現在、Safe-Lock™ はフライス加工における工具保持の分野で事実上の標準となっています。Safe-Lock™ システムの導入から10年間で、このクランピング方式が従来のミーリングチャックやウェルドンシャンクツールホルダーより明確に優れていることが繰り返し実証されてきました。これは、世界有数の切削工具・ツールホルダーメーカーを含む多数のライセンスパートナーによって証明されています。Walter、Widia、Sandvik Coromant、Seco Tools、Sumitomo、Kennametal、Helical、Emuge Franken、Data Flute、Niagara、OSG、Mapalなどがその例です。2017年にはIscarとIngersollもSafe-Lock™ シャンク付き工具の提供を決定しました。さらに、シュリンクフィット、コレット、油圧チャックのSafe-Lock™ 対応ツールホルダーポートフォリオもこの数年で大幅に拡充されました。KennametalのSafe-Lock™ 油圧チャックに加え、MapalもSafe-Lock™ 対応油圧チャックの市場投入を進めています。

HAIMER GmbHのマネージングディレクター、アンドレアス・ハイマー氏は次のように述べています。「当社のSafe-Lock™ プルアウト防止システムが、重切削・荒加工業界の新標準として確立され、トロコイダル加工など他の分野でも重要性を増していることを誇りに思います。ポートフォリオを拡充し、より多くのエンドユーザーに提供してくれる新たなライセンスパートナーの参画も大変嬉しく思っています。」

航空宇宙業界での成功

Safe-Lock™ は、航空宇宙産業とエネルギー産業で日常的に直面する重切削加工の要請から生まれました。各種チタン合金などの革新的材料は軽量であるだけでなく、高剛性、耐食性を備え、難削材でもあります。これは機械コンセプトやプロセスだけでなく、使用される切削工具とツールホルダーにも影響を与えます。

多くのワークはブロックからの削り出しで、このフライス加工では材料の最大90%が除去されます。プロセスを経済的にも質的にも最適化し、高い金属除去率を達成するため、高トルク・高送り・低回転の条件が選ばれます。しかし、この高能率切削（HPC）では高い引き抜き力が発生します。高切削力とアグレッシブな送りとの組み合わせで、ツールホルダー内で工具がたわむ動きが生じ、最終的に工具抜けのリスクが高まります。これは、シュリンクフィット、油圧、ミーリングチャックなど、精密なクランプと高い振れ精度を提供するツールホルダー設計に特に影響します。

その結果、Safe-Lock™ は航空宇宙業界で広く普及しています。ミュンヘンのMTU Aero EnginesでステータコンポーネントNCプログラミングのシニアマネージャーを務めるアレクサンダー・シュトイラー氏は、HAIMERシステム採用の決め手をこう説明します。「Safe-Lock™ とHAIMERのシュリンク技術の導入により、難削耐熱材料の加工でもプロセス信頼性を確保できます。高度な自動化環境下でフレームや鋳造品を製造する上で、これは不可欠な前提条件です。Safe-Lock™ システムのプルアウト防止と最高レベルの同心度の組み合わせにより、低振動で非常に安定した加工プロセスが実現します。切り込み深さと送りの増大により、金属除去率を大幅に向上できます。また、HAIMERシュリンクフィットチャックの振れ精度向上により、工具寿命が最大50%改善されました。」

対称的なSafe-Lock™ 設計がもたらす3μm未満の振れ精度、最適なバランス、容易な長さプリセットは、MTUがホイッスルノッチやウェルドンシステムからHAIMERシステムへ切り替えた大きな理由です。これら他システムも工具抜けは防げますが、設計上非対称であるため、十分な振れ精度とバランス精度が得られません。

Safe-Lock™ で生産性向上

しかし、Safe-Lock™ の熱烈な支持者は航空宇宙業界だけではありません。Glätzerで働くダニエル・ラウテンバッハ氏は、自動車業界がいかに熾烈な競争と徹底した品質要求の下にあるかを知っています。ゾーリンゲンに拠点を置くCNC加工スペシャリストのマネージングディレクターとして、彼はこう語ります。「完璧な品質と納期遵守は、私たちの業界で見積もりを出すための基本要件です。価格競争は極めて激しい。」したがって、彼のビジネスでは利益と損失の分かれ目がプロセス効率にあり、妥協のない品質が必須です。

この分野最大級のプロジェクトの一つを通じて、オペレーションマネージャーのインゴ・シュルテン氏はHAIMER Safe-Lock™ プルアウト防止システムを知り、2013年半ばから導入しました。具体的な用途は、球状黒鉛鋳鉄（EN-GJS-800-2）製の空気圧作動式トラックディスクブレーキ部品でした。凹面形状をフライス加工するため、切削工具とワークの接触は点ではなく、工具の30〜40%を覆う面接触になります。シュルテン氏は説明します。「極めて高い切り込み角と切削力により、工具がホルダーから抜け出そうとします。」使用していたウェルドンチャックでは工具はホルダーに留まりましたが、サイドロックネジのせいで良好な振れ精度が得られませんでした。シュルテン氏によれば、「工具寿命が非常に不安定で、工具破損さえ発生していました。」

Safe-Lock™ でのフライス試験が彼とGlätzerの従業員を納得させました。「私にとってSafe-Lock™ への切り替えは、クランクではなく電気スターターで車を始動するのと同じくらい当然のことでした」とシュルテン氏は熱心に語ります。「切削条件が大幅に改善し、工具寿命が安定して40%延びました。」

高速切削（HSC）でのメリット

Safe-Lock™ は他業界や、高ヘリックスエンドミルを用いたHSC加工、トロコイダル加工でも人気が高まっています。トロコイダル加工では、ソフトウェア支援により切削速度と軸方向切り込み深さを増せるため、生産性が大幅に向上します。硬くて難削な材料でも、より深い切り込みで3倍の速さでフライス加工が可能です。

しかし、これも工具抜けの危険を高めます。トロコイダル加工では通常薄い切りくずしか取れませんが、工具の切れ刃全長が使われることが多く、これにより軸方向力が増大し、安全な切削工具クランピングへの注意が求められます。Safe-Lock™ 付きシュリンクフィットチャックは、ウェルドンシステムより安全で、取り付けが容易、高精度なクランピングが可能な理想的なソリューションです。シュリンク技術の理想的なバランスと振れ特性に、Safe-Lock™ のクランピング安全性が組み合わさることで、完全な工具安全性を確保しながら、許容回転速度の向上と工具寿命延長による更なる生産性向上が可能になります。

安全で効率的な工具クランピング

Safe-Lock™ の原理は次の通りです：切削工具シャンクに、工具と同じ角度で螺旋状の溝を研削します。これに、ツールホルダー（シュリンクフィットチャック、コレットチャック、油圧チャック）の特殊な放電加工による形状閉鎖型ドライブキーが組み合わさることで、極端な加工時に発生する高コストなワーク製造において、切削工具がねじれたりチャックから引き抜かれたりするのを防止します。プルアウト防止と高い振れ精度の組み合わせにより、振動が減り、非常に効率的な金属除去率が実現します。これにより、切り込み深さと送りを増やして金属除去率を大幅に高められます。さらに、工具摩耗も低減されます。

元記事はHaimerウェブサイトに掲載。