Y軸突切りの原理：高度な加工を実現するシンプルな原則

旋削センターに回転工具を追加することで、複数のセットアップを単一機械に統合し、より合理的で生産的な加工プロセスが可能になります。これを実現するため、1990年代に複合加工機（ターンミル機）が登場しました。当初の狙いは、フライスカッタ、ドリル、タップをタレットの1つ以上の工具ポジションで駆動可能にし、極座標補間の制約や関連するプログラミングの難しさを解消することでした。

到達範囲を改善するため、回転工具を主軸端面を横切って移動させる追加のガイドウェイ（Y軸）が設けられました。これは工具をリボルバーの側面や端面に搭載し、傾斜ベッドにY軸ガイドウェイを設置するか、独立したフライスヘッドを用いることで実現されました。工作機械メーカーと製造業者の双方が、フライス加工と旋削加工の統合メリットを早期に認識しました。

今日、Y軸オプションはほとんどの多機能加工機で標準装備され、多くの新型旋削センターでオプション選択可能になっています。

工具破損が高コストな機械ダウンタイムや部品スクラップに直結するため、突切り加工は製造業者が安全性を妥協しない工程の一つです。こうした工具に求められる高い要求に応えるため、サンドビック・コロマントは2013年にCoroCut® QDシステムを開発しました。この高性能システムをさらに改良する方法を検討する中で、工具開発者たちはY軸機能を持つこれらの最新機械に着目しました。その結果生まれたのが、単なる工具設計の変更にとどまらない、全く新しい手法——Y軸突切りです。

CoroCut® QDによるY軸突切りのデモ動画をご覧ください。

Y軸突切りの原理

Y軸突切りの原理は、驚くほどシンプルです。従来の突切り工具が工作機械のX軸に沿って配置されるのに対し、Y軸工具は単純にチップ座を90°反時計回りに回転させ、Y軸に沿わせます。従来の工具配置では、比較的長く細い突切りブレードとホルダが、回転ワークに対して90°の角度で送り込まれます。最大の切削力は切削速度によって生じ、残りは送り運動によるものです。

その結果、合力ベクトルがブレードの非常に弱い断面に対して約30°の角度で斜めに作用します。工具破損を防ぐため、ブレードのオーバーハングを減らし、ブレード高さを増すことで対処しますが、これがときに工具の使い勝手を損なうことがあります。

チップ座を90°回転させY軸を利用することで、工具は実質的に先端でワークに食い込むように切削でき、その結果生じる切削力ベクトルがブレードの縦軸とほぼ一致します。サンドビック・コロマントR&DチームによるFEM解析が、この新ソリューションが臨界応力を排除し、従来ブレード設計比でブレード剛性を6倍以上向上させることを確認しました。

要するに、Y軸平面での突切りに切り替えると、切削力の方向が有利になり、不安定さと振動が減少します。これにより、安定性を損なわず、工具を折ることなく送り速度を上げられ、極めて安全で生産的な突切りプロセスが実現します。実にシンプルです。

Y軸突切りの5つの理由をまとめたサンドビックのインフォグラフィックPDFはこちらからダウンロードできます。

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