工具を最適化するか交換するか？すべてのオペレーターが問うべき5つの重要な質問

「メンテナンスグレード」と呼ぼうが「汎用」と呼ぼうが、切削工具をいつ交換し、何に替えるかを知ることは不可欠です。

メンテナンス・修理部門、試作・開発企業、学術・政府研究機関など、工作機械オペレーターが必ずしも熟練マシニストではなく、メカニック、設計エンジニア、大学教授や学生といった環境では、基本的な切削・工具プラクティスの理解が不十分なことがよくあります。

こうした現場では残念ながら、切削工具が誤って適用されることが多々あります。量産現場なら即座に警戒すべき刃先摩耗や損傷が見過ごされたり、誤解されたりします。不適切な材種や形状が選ばれ、送り・回転数・切り込みが間違っていると事態はさらに悪化します。その結果、熟練CNCオペレーターと同じプレッシャーを抱える機械加工現場で、無駄と時間のロス、並以下のパフォーマンスが生じています。

しかし朗報もあります。切削加工はロケット科学ではありません。少しのトレーニングと適切な切削工具があれば、実質的に誰でも良品を作り、許容できる工具寿命を得て、何より安全に機械を操作できます。

ここでは、貴社の工具選定を見直す際に問うべき質問を紹介します。規模や経験レベルを問わず、切削工具のグレードアップやツールクリブの見直しが必要かどうかを判断するためのものです：

質問1：刃先がそれほど悪く見えず、ドリル・エンドミル・リーマがまだ切れている。いつ工具を交換すべきか、今の工具が正解だったかをどう知ればよい？

切削工具摩耗の兆候は多岐にわたります。刃先のチッピングや摩耗、切り込みラインでのノッチ摩耗、工具やワークの変色、切削面への材料付着、部品品質や仕上げ面の悪化、主軸からの異音——リストは長く、最も経験豊富なマシニストでも応用問題を誤診することがあります。幸い、オンライン・紙媒体・教育リソースが豊富にあり、工具摩耗のトラブルシューティングを助けてくれます。それらはすべて、工具を定期的に検査し、必要なら切削条件を調整したり、別の材種・コーティング・形状に変更したりすることの重要性を強調しています。

「切削工具メーカーは常に新しく優れた技術を発表しています。最新情報を追うことは重要ですが、それと同じくらい、健全な加工プラクティスを守ることも重要です」と、KYOCERA SGS Precision Tools Inc.の研究開発エンジニア、ジェイク・ラザフォード氏は言います。「可能な限り短いゲージ長を使い、被削材に合った送り・回転数を適用し、ツールホルダーの定期メンテナンスを怠らないことが肝要です」

質問2：ある日アルミ、次の日はステンレスを切る。それぞれに専用材種やコーティングが本当に必要か？汎用やメンテナンスグレード工具で、条件を落としてその場をしのぐのはダメなのか？

もっともな疑問です。場合によっては、その場をしのぐために性能を妥協するのが正解のこともあります。しかし、「何とかやる」アプローチは、後で大きな問題を招きかねません。

摩耗やチッピングした工具は、高価な機械に負荷をかけ、主軸ベアリングや電気系統を損傷させる恐れがあります。ワークを傷め、加工硬化を引き起こしたり、深穴の中で予期せぬ折損を起こしたりすることもあります。後者はオペレーターの怪我にもつながるため、工具の過負荷を避けることが極めて重要です。

「ステンレスや超耐熱合金で穴あけをし、大量の工具を消費してしまったとしましょう」と、Greenfield Industriesのテクニカルサポートスペシャリスト、ティム・グリーブノー氏は言います。「こうした材料専用の切削工具があることを知らない人が多く、切り替えるだけで大幅な時間とコストの削減が可能です」

質問3：高性能・用途特化型工具は、これまで買っていたものよりずっと高い。どうコストを正当化すればよい？

グリーブノー氏が指摘した通り、最適化された切削工具ソリューションに多く投資すれば、長期的にはコスト削減になります。

KYOCERA SGSのラザフォード氏も同調します。切削工具消費コストは、部品製造総コストの3〜5％にすぎません。したがって、工具コストを30％削減しても、工具寿命を50％延ばしても、部品コストは約1％しか下がりません。それより遥かに重要なのがサイクルタイムです。

「実質的にあらゆる状況で収益性を高める鍵は、用途に最適化された高性能工具を選ぶことです」と同氏。「例えば、コーティング工具に少し多く払うのはほぼ常に合理的です。仕上げ加工で刃数の多い工具に替えるのも同様です。どちらもサイクルタイムを短縮し、一日の生産量を増やします」

質問4：それはわかるが、新しい切削工具を調べたり使い方を学んだりする時間なんて誰にある？何か提案は？

思っているほど難しくありません。前述の教育リソースのほか、ラザフォード氏とグリーブノー氏はともに「電話一本で専門家の助けが得られる」と口を揃えます。とはいえ、新しい材種や形状のテスト時間を確保すべきです。これらは予想以上にアグレッシブな加工条件を必要とし、適切に適用しなければ最適化工具でも失敗します。

「多くの工場が年1回、工作機械メンテナンスのために停止します」とグリーブノー氏。「この時こそツールクリブを見直し、何が機能し、何が機能していないかを評価し、新工具のテストと最適化を行う絶好の機会です。再稼働時に大きなメリットをもたらします」

質問5：この古いドリルとエンドミルの箱はどうする？ツールホルダーも交換が必要？

後者から答えましょう：かなりの確率で必要です。ロケート面にキズや凹みがある、フレッティングと呼ばれる錆のような外観があるツールホルダーは廃棄すべきです。放置すれば工具寿命と部品品質の低下を招き、工作機械自体を傷める恐れもあります。切削工具と同様、交換には高品質品のみを使うべきです。ツールボックスの底に眠る「疲れきった兵士」たちについては、GWS Tool Groupのエグゼクティブバイスプレジデント、ドリュー・ストラウチェン氏が「うちに送ってくれ」と言います。

「特にメンテナンスショップは、再研磨工具を活用するのに最適な場所です」と同氏。「新品のわずかなコストで再研磨し、コーティングや特殊研磨を施せば効果を高められます。ただ、オリジナル工具を限界ギリギリまで使い込むと、再生不能になることがあります。一般に、大切に扱われた工具は酷使された工具より遥かに多く再研磨できます。弊社ビジネスの約10％が工具再生で、MSCもこの分野および特注切削工具でパートナーです」