すべてのメーカーが知っておくべき CNC ワーク保持ソリューション

CNC 機械加工は、切削工具と回転を利用して、材料の固体ブロックに所定の一連の切削を行う従来の製造方法です。切断操作はデジタル設計ファイルから派生し、複数の CNC マシンに同時に配布できるため、メーカーは部品の複数のコピーをより迅速に作成できます。

機械加工は、非常に精密で正確な部品を確実に製造できる汎用性の高いプロセスです (重要な自動車、医療、航空宇宙部品の製造によく使用される理由) 一方で、プロセスの固有の性質により、CNC 機械加工で作成できる形状に制限が生じます。たとえば、鋭い内部コーナーのような設計要素は、丸い回転ツールでは作成が困難ですが、ダブテールや T スロットなどのアンダーカット機能は、不可能ではないにしても、標準のツールでは到達するのが困難です.

もう 1 つの潜在的な問題は、ワークの保持、または加工プロセス中にワークピースを所定の位置に固定する方法に関係しています。ワークピースがつかみにくい、または不適切につかまれると、パーツの実行可能性、生産スケジュール、単位あたりのコストがすべて悪影響を受ける可能性があります。

ワーク保持ソリューションを最大限に活用するためにメーカーが知っておくべきことは次のとおりです。

CNC ワーク保持の基本

パーツの保持方法は、実行可能なツールパス、追加の設定なしで加工可能なワークピースの表面、切削工具の許容速度と力など、多くの物流要因に大きく影響する可能性があります。ジョー、バイス、機械テーブルなどの基本的な工作物保持コンポーネントによって、切削工具が工作物にアクセスする能力が制限される可能性があります。これにより、スピンドルを動かす代わりに、パーツのセットアップに費やす時間が長くなる可能性があります。

ただし、5 軸 CNC 機械加工が切削工具や工作物に生産中に追加の回転機能を提供するのと同じように、5 軸ワークホールド ソリューションは、ほとんどまたはすべての側面で機械加工を必要とする部品の製造効率を劇的に改善できます。

タンデムで使用される多軸加工およびワーク保持ソリューションにより、ワークピースを最適な位置に配置し、一度把持して加工し、その後すばやく交換することができます。これは多くの場合、必要に応じて二次操作のためにコンポーネントを他の機械に効率的に移すことを可能にしながら、信頼性の高いワークピースの配置を保証するゼロポイントのクイックチェンジシステムによって達成されます.

適切に実装された場合、CNC ワーク保持システムは、ワークのセットアップと変更に必要な時間を最小限に抑えることで、生産効率を向上させることができます。 Workholding ソリューションは、生産プロセスを再現可能にするのに役立ちます。これは、生産速度とプロセスの信頼性、および最終部品の精度、精度、および品質の測定可能な改善にさらに貢献します。

一般的な CNC ワーク保持の課題

最も一般的な CNC 工作物保持の課題は、メーカーが通常とは異なる形状の部品や、扱いにくく大きな部品を製造しようとしたときに発生します。

製造可能性 (DFM) のために部品設計を最適化する以外に、機械加工中に珍しい、繊細な、または薄肉のワークピースを安定して安全に保つための最良の方法は何ですか?多くの場合、非標準形状のワークピースをサポートするために犠牲工具が使用され、位置決めピン穴やネジ付きボスなどの組み込みの設計機能を使用して、ワークピースを所定の位置に固定することができます。ワークピースの底部にわずか 1/16 インチの材料を追加するだけでも、把持能力を高めることができます。

ただし、メーカーによっては、よりクリエイティブなソリューションを採用する必要がある場合もあります。たとえば、サンドバッグを使用して加工物の振動を減らし、ワックス、粘土、特殊接着剤を使用して加工物のデリケートな部分をサポートすることができます。特に、ワ​​ックスと粘土は室温ではかなり硬く、高温にさらされると流動的になるため、機械加工プロセスが完了した後にそれらを取り除くのに役立ちます.

航空宇宙、防衛、産業、または車両用途で使用されるようなかさばる部品は、別の課題を提示します。特殊およびカスタムのワーク保持オプションは高価であり、一部の大型コンポーネントが比較的限られた量でしか生産されないことを考えると、投資する価値がない場合があります.ただし、大規模な生産に使用したり、他の部品で使用するために再利用したりする場合、カスタムのワーク保持ソリューションは投資に対して十分な利益をもたらす可能性があります.

ショップが大型部品用の専用または自動化されたワーク保持ソリューションに投資することを選択する場合でも、手動のチャック、ジョー、およびその他の既製のソリューションを組み合わせてワークピースを安定に保つために使用する場合でも、目標は切断の総数を最小限に抑えることです。スピンドルの稼働時間を最大化するための操作と再配置。切削操作の回数を制限することで、人的エラーの可能性を最小限に抑え、プロセスの信頼性を向上させ、通常は機械加工の精度を向上させます。

サイズだけでなく、煩わしい部品の形状も考慮する必要があります。タービン ブレードのような本質的に非対称なコンポーネントには、複雑でスイープするスピンドルとツールの動きが必要です。このような困難な部品には、部品を適切な位置にしっかりと保持しながら、切削工具と機械に必要なクリアランスを確保できるワーク保持ソリューションが必要です。

最適なワーク保持ソリューションの選択

特定の部品に最適なワーク保持ソリューションは、生産量、部品の形状、部品の寸法、材料、公差の要件、切り替え頻度など、いくつかの要因によって決まります。

大量の機械加工には、小規模なジョブとは異なる基本的な要件があります。それは、通常、特殊なワーク保持ソリューションを必要とする、延長されたタイムラインにわたって一貫した品質の部品を生産する、確実に再現可能なプロセスに依存します。デッドレングス チャックは一般的なソリューションです。これは、二次機械加工操作のための高い位置決め精度と、粗加工操作中に鋳物または鍛造品を固定するのに役立つ把持力の増加の両方を提供できるためです。

対照的に、少量の CNC 機械加工ジョブは通常、従来のワーク保持ツールに頼ることができます。スライドスリーブを採用したコレットチャックは、回転力や遠心力を扱う際に大きな懸念となる保持力を失うことなく、丸、六角、四角形のワークや棒材を効果的に把持できます。 3 つ爪チャックも一般的に使用されます。これは、丸いワークピースを加工する場合に優れたグリップを提供するためです。一方、2 つ爪チャック (または 2+2 4 つ爪チャック) は、正方形の部品の加工に優れています。

ただし、これらの従来のワーク保持ソリューションでは、多くの場合、追加の考慮事項が導入されます。クランプを使用すると、操作ごとに必要なステップ数が増え、多軸加工機がワークピースにアクセスするのを妨げる可能性があります。バイスは、把持できるワークピースのサイズと種類に制約を課します。

ワーク保持は生産効率の鍵

製造業者は、精密で再現性のある部品を製造するために CNC 機械加工に依存しています。ただし、この精度は、ワークピースが既知の向きで定義された場所に保持されている場合にのみ可能です。さらに、CNC 機械加工の再現性には、生産過程で機械加工のセットアップを経済的に再現できることが必要です。したがって、ワークピースを遠心力、重力、およびツール切削力から保護することに加えて、最も効果的で戦略的なワーク保持ソリューションは、ツールとセットアップの変更を最小限に抑えながら人件費を削減するのに役立つはずです.

生産を中断することなくワークピースと切削工具を迅速に交換できるモジュール式ワーク保持ソリューション、インダストリー 4.0 テクノロジーの統合、自動化の改善は、CNC 加工の世界を合理化する技術開発の一部です。これらの機能は、生産の柔軟性と生産能力を高め、部品と個別のジョブ間の切り替えの一貫性を向上させることにより、製造業者がより少ない労力でより多くのことを達成するのに役立つ可能性があります。

ただし、CNC 機械は多額の投資です。そのため、機械加工サービスを社内に持ち込むよりも、CNC 機械加工を信頼できる製造パートナーに外注する方が多くの場合、費用対効果が高くなります。

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