深くて狭いカット

OSGEXOCARB®WXS®エンドミルシリーズは、深いキャビティ加工の信頼性の高い代替手段を提供します

Magnus Hoyer、OSGドイツ

切りくず排出、振動、びびり、工具の不安定性、工具寿命の悪さなど、多くの課題は、一般に深いキャビティの加工に関連しています。深い用途では、ワークピースの側壁が適切な切りくず除去の障壁になります。切りくず排出は、カッターが進む部分の奥深くまで悪化するだけです。さらに、輪郭が高くウェブ環境が狭いため、ツールホルダーとアダプターがワークピースと衝突する可能性があります。標準の切削工具では、刃先がワークピースと完全に噛み合っているため、横方向の切削抵抗が発生し、振動、チャタリング、工具の故障を引き起こす可能性があります。放電加工（EDM）は、ディープキャビティ加工の代替としてよく使用されますが、非常に時間とコストがかかります。

プロトタイプ、生産工具、金型のドイツのメーカーであるMeissner AGは、タイトなポケット、狭いウェブ、高い輪郭の処理を必要とするウォータージャケットコアツールの生産に取り組む際に、このような課題に直面していました。 Meissnerは、常に最新の生産設備と技術と同期しているメーカーとして、5軸加工を使用しても、このタイプの作業では最適なパフォーマンスを達成できないことを発見しました。

Meissnerは、1922年に設立され、ドイツのビーデンコプフワラウに本社を置き、世界中のクライアントにプロトタイプの開発、設計、製造、製造工具および金型などのサービスを提供しています。製品の工具には、エンジンブロック、シリンダーヘッド、さまざまな材料の車のリム部品、燃料タンクやフィラーパイプのブロー金型などを鋳造するための工具が含まれる場合があります。

Meissnerには合計340人の従業員がおり、そのうち約50人がエンジニアです。 Meissnerは、製品の卓越性、信頼性、継続的な革新に大きな重点を置いています。 Meissnerは、事実上すべての自動車業界全体のCADシステムとCADベースのデータ管理を備えた最新の機器とテクノロジーを採用して、クライアントとの効果的かつ効率的な通信を可能にしています。

Meissnerは、ドイツで最初に5軸加工を導入した企業の1つです。サイクルタイムの短縮と精度の向上は、5軸CNCマシニングセンターの2つの大きな利点です。ただし、マイスナーの製品エンジニアは、特定のコンポーネントについて、5軸加工に依存することが必ずしも意味をなさないことをますます頻繁に発見しています。

Meissnerの機械生産のグループリーダーであるChristophSchwarzによると、5軸マシニングセンターの可能性を完全に最大化できないことは、ウォータージャケットコアツールの加工で特に顕著です。

「これらのツールを使用すると、狭い領域、狭いポケット、狭いウェブ、高い輪郭が得られます」とSchwarz氏は述べています。 「機械の旋回運動には制限があり、速度と送りが低下します。」

シュワルツによれば、回転運動はまた、ツールにより多くのストレスをかけます。したがって、ワークの形状によっては、5軸マシニングセンターが必ずしも意味をなさない場合があります。 MeissnerはEDMを使用してディープキャビティワークピースも処理していますが、時間とコストがかかります。

「適切な工具を使用した場合、比較の結果、特定のワークピースでは、3軸マシニングセンターを使用した方がはるかに高速であることがわかりました」とSchwarz氏は述べています。

深くて狭い空洞は通常、非常に長くて薄い工具を必要とします。ツールのたわみは、処理中の一般的な問題です。このため、Meissnerは、5軸の角度でフライス加工することも、EDMを選択することも望まなかったため、代替案を模索してきました。

OSGの2枚刃トロイダルおよびボールエンドミルを使用すると、特にウォータージャケットのコアツールの輪郭荒削りと仕上げの解決策が見つかったようです。 OSGのトロイダルおよびボールエンドミルを3軸マシニングセンターと組み合わせて使用​​するというアイデアは、別のプロジェクトから今年の初めに生まれました。 OSGのWXS®シリーズのトロイダルおよびボールエンドミルは、さまざまな理由で選択されたとシュワルツ氏は説明します。

「まず、それは前向きな経験でした。 OSGは常に問い合わせに応じて意欲を示し、納期は短く、アドバイスは有能でした」とSchwarz氏は述べています。 「しかし、もっと重要なのは、これらの切削工具から得られた結果でした。」

WXS®およびWXS-Cシリーズのフライスは日本にあるOSGの本社で製造されていますが、EPLシリーズのフライスはゲッピンゲンのOSGドイツの施設で製造されています。 WXS®エンドミルシリーズは、高耐熱性のためにナノテクノロジーを使用した超硬質コーティングで設計されています。 50HRCを超える作業材料に優れた設計になっています。 OSGオリジナルのWXL®コーティングは、1,300°Cの酸化温度を備えているため、高速または乾式加工でも、スピンドル速度を上げ、工具寿命を延ばすことができます。その独自の工具形状により、困難な加工条件でも高品質、高精度のフライス盤加工が可能です。 WXS®エンドミルに加えて、WXS-CREはスーパーラジアスを備えた5枚刃の高性能超硬エンドミルであり、65HRCまでの材料に対応するように設計されています。最後になりましたが、EPLは、45HRCおよび最大60HRCの材料で優れた性能を発揮するように設計された、2枚刃、高性能、ロングネックおよびボールノーズエンドミルシリーズです。

機械加工の試行は、3軸フライス盤を使用して深いキャビティを備えたウォータージャケットコアツールで実行されました。異なるメーカーのツールを同じ条件下でテストしました。 Meissnerのプロダクション部門マネージャーであるMatthiasBasslerによると、決定はOSGを支持して行われました。

「私たちは最後の1秒を見ていませんが、時間も私たちにとって重要な要素です」とバスラーは言いました。

「非常に多くの、非常に時間のかかる仕上げ作業があります。プロセスの品質、工具寿命、および信頼性は非常に重要です。何らかの理由で必要になる可能性のある手直しは、コストに多大な影響を及ぼします。私たちのテストでは、この材料を使用すると、他のメーカーのツールを使用するときに追加の手順を実行する必要があることがわかりました。一方、OSGを使用すると、すべてがうまくいきました」とBassler氏は述べています。

生産性に加えて、マイスナーには、寸法精度と表面仕上げに対する厳しい要件もあります。コアツールは、0.3mmの最適な加工アライアンスで事前に仕上げられています。終了後、すべてのレベルの公差は、指定された0.03mmの公差範囲内にある必要があります。そのような結果は当然適切なプログラミングを必要とします。

「仕事を正しく行うには、最初にツールの順序を決定する必要があります」と、MeissnerのCAMプログラマーであるChristophRothenpieler氏は述べています。

「荒加工と前仕上げ用の工具は、後の仕上げでたわみができるだけ少なくなるように選択する必要があります。これが最適な輪郭を作成する唯一の方法です」とRothenpieler氏は付け加えました。

このような精度を達成するための前提条件は、マシニングセンターと切削工具に大きく依存します。この場合、Hermleのマシニングセンターが最良の結果をもたらします。仕上げ作業の80％はこれらの機械で行われます。切削工具に関しては、OSGセールスマネージャーのUliBlöcherが本当に重要なことを知っています。

「工具間の違いは、主に超硬の選択、刃先の形状、テーパーの剛性、そして何よりも重要なのは、基板または工具が刃先でどのように機能するかによって決まります」とBlöcher氏は述べています。

OSGのEXOCARB®WXS®シリーズは、深い用途でより速いサイクルタイムを可能にするように設計された独自の切削工具形状を提供します。切削形状のスパイラルガッシュテクノロジーは、振動とびびりを最小限に抑え、安定した輪郭フライス盤を可能にします。

この短いビデオをチェックして、OSGのEXOCARB®WXS®とD2工具鋼の競合他社のエンドミルとの発熱の比較を確認してください。

Meissnerは代替の加工ソリューションを模索しており、5軸マシニングセンターを他の仕事で完全に生産できるようにしながら、多くの3軸マシニングセンターを復活させることができました。

適切な工具を使用すると、3軸が5軸マシニングセンターよりも優れたパフォーマンスを発揮して、収益性を最大化できます。 OSGの工具は、チャタリング、サイクルタイム、セットアップ時間を最小限に抑えながら、3軸で深くて狭い切削が可能であると同時に、除去率と工具寿命を向上させることを示しています。確立された方法に疑問を投げかけることが、進歩への第一歩となる場合があります。

SHAPEITMagazineで以前に取り上げられました。