多くの企業が、タイトな生産スケジュールをこなし、正確な部品の需要に追いつくのに苦労している。リードタイムが長く、機械加工に時間がかかることは、しばしば進歩の妨げとなる。競争力を維持するために、機械工場では、より速く、より信頼性の高い方法で作業を完了する必要があります。高速機械加工は、金属を素早く切削し、部品の品質を向上させ、製品を納期通りに納品することで役立っています。
多くのチームが、高速加工が自分たちの仕事にどのように役立つかを知りたがっている。それでは、高速加工がどのように機能し、どのような場合に使用されるのかを説明しよう。
高速加工とは？
高速マシニング（HSM）は、標準的なマシニングよりも大幅に速い速度を利用する切削方法である。より高い主軸回転数、より速い送り速度、切削と切削の間の高速移動が含まれる。
第一の目標は、過剰な熱を発生させることなく、材料を素早く除去することである。高速で軽い切削は、工具の冷却に役立ちます。これにより、工具の摩耗が減り、完成部品の表面が滑らかになります。
HSMはまた、急旋回を避けた特殊な切断経路を使用している。このスムーズな経路は、機械と部品の両方にかかる負担を軽減します。HSMのために作られた機械はより強く、素早い動きに対応できるよう、より素早く反応します。
一般的な高速加工技術
高速加工は、最適な結果を得るために特殊な技術を用います。各工法は、より速く切削し、熱を低減し、より正確な部品を生産するように設計されています。今日、高速加工を活用する主な方法をご紹介します。
トロコイド加工
トロコイド加工は、ループ運動を使ってスロットやポケットを切削する方法である。工具は前進しながら小さな円形の経路を移動する。これにより工具が冷やされ、切削力が分散されます。工具を長持ちさせ、硬い材料をより深く切削することができます。
ピール・ミリング
ピールミル加工は、工具を一定の速度で前進させながら、細い切削を行います。工具は、各パスで材料の薄片を「はがす」。これにより、工具にかかる力が軽減される。靭性の高い金属に有効で、低熱を維持します。
高速ポケット
高速ポケット加工は、部品内部の広い領域を除去するために使用される。この機械は、深い切り込みではなく、高速で浅いパスを採用しています。これにより、切り屑を素早く除去し、工具の破損を防ぎます。また、ポケットの壁が滑らかになります。
レスト加工
削り残しとは、削り残しのある小さな部分を精密に加工する方法である。このソフトウェアは、削り残しのある部分を特定し、より小さな工具を使用してその部分を完成させます。これにより時間を節約し、パーツの精度を保つことができます。
ダイナミックミリング
ダイナミックミリングは、工具と被削材とのかみ合いを安定した速度で維持します。工具経路は、高負荷を避けるために変化します。これは、機械がより高い速度と送りを使用できることを意味します。工具の摩耗を減らし、より安定したパーツを維持します。
高速ドリルおよびタッピング
高速 掘削 そして タッピング 高速スピンドルと高速移動を利用する。ドリルやタップは、より速く材料に入ったり出たりします。これにより、サイクルタイムが短縮される。特殊コーティングとクーラントは、工具の切れ味を保ち、熱を抑えるのに役立ちます。
高速加工の利点
高速マシニングの使用は、メーカーに明確な優位性をもたらします。生産をスピードアップし、部品の品質を向上させ、工具を長持ちさせることができる。以下は、チームがこの方法を使用する際に経験する主な利点です。
生産性の向上
高速加工は切削速度が速い。サイクルタイムが短縮され、アイドル動作が減少します。機械はより多くの時間を切削に費やし、工程間の移動時間を短縮します。
工場は同じ時間でより多くの部品を生産できる。これは、より多くの機械を必要とすることなく、納期を守り、より多くの注文を処理するのに役立ちます。
表面仕上げの向上
工具の動きが速く、カットが軽いため、仕上がり面はより滑らかになる。バリやラフエッジも少ない。
これによって、二次的な生産が減少し、あるいは必要なくなることもある。 研磨 または 研削.時間と労力を節約しながら、最終製品の外観を向上させる。
工具摩耗の低減
HSMは、切削力と熱を低減する技術を利用しています。熱が少ないということは、工具の損傷が少ないということです。滑らかな工具経路は、刃先への急激な圧力も回避します。
その結果、工具が長持ちする。これにより、工具コストを削減し、安定した生産を維持することができます。
エネルギー消費の低減
高速加工では、より小さな切込みと安定したツールパスを使用して、より速く材料を除去します。これにより、機械モーターへの負担が軽減されます。
部品1個あたりの消費電力が少なくて済む。長期的には、エネルギーコストを削減し、より効率的な生産をサポートします。
高速機械加工のコアファクター
高速加工のメリットを最大限に引き出すには、いくつかの重要な要素が連動している必要があります。それぞれが、プロセスの高速性、正確性、安定性に影響します。何が最も重要かを見てみましょう。
スピンドルスピードとパワー
高速加工には高い主軸回転数が必要です。多くのセットアップは10,000 RPM以上で動作します。主軸には、負荷がかかってもその回転数を維持できるだけのパワーも必要です。
強力なスピンドルは、速度を落とすことなく、より深い切削やより速い切削に対応できます。また、びびりや表面仕上げ不良の防止にも役立ちます。
機械の剛性と安定性
高速では、わずかな振動でも部品にダメージを与える可能性がある。機械のフレームは剛性に優れていなければなりません。部品は、曲げや揺れに耐えなければならない。
安定したマシンは、よりスムーズなカットを可能にする。また、工具の保護や寿命の延長にも役立ちます。そのため、ほとんどのHSMマシンは、強固なフレームと精密なリニアガイドを備えています。
ツールパスの最適化
ツールパス戦略が重要な役割を果たします。高速加工では、急カーブや急な方向転換を避けるパスが最適です。
滑らかで流れるようなパスは、安定した切削負荷を維持します。CAMソフトウェアは、このようなパスの生成をサポートします。また、不要なエアカットやオーバーラップを回避します。これにより時間を節約し、工具を保護します。
ワークホールディングと治具
高速では、小さな部品の動きでも問題を引き起こす可能性があります。部品はしっかりと固定されていなければなりません。クランプ、バイス、フィクスチャーは、振動に耐え、ロックされた状態を保たなければなりません。
カスタム・フィクスチャーがよく使われる。複雑な形状や薄い壁を曲げずに保持するのに役立ちます。優れた固定具は、より良い精度と再現性を保証します。
業界を超えたアプリケーション
HSMは様々な産業で活用されている。HSMは、企業が詳細な部品をより速く、より高い品質で生産するのに役立っています。以下は、HSMが大きな影響を与える主な分野です。
航空宇宙部品
航空宇宙分野では、チタンやインコネルのような硬い金属を扱うことが多い。これらの材料の加工は困難です。HSMは、厳しい寸法制限を保ちながら、素早く金属を除去します。HSMは一般的に薄肉加工に使用されます、 括弧, カバーおよび構造部品。HSMは軽量化、部品精度の向上、生産時間の短縮に役立ちます。
自動車部品
自動車メーカーは、エンジンブロック、サスペンション部品、カスタム設計にHSMを使用しています。切断速度が速いため、大量生産が可能です。このプロセスは、燃費向上に役立つアルミニウムやその他の軽量金属と相性が良い。
医療機器
医療用部品は精密で非常に滑らかでなければなりません。HSMは、工具、インプラント、検査機器の製造に使用されます。HSMは、ステンレス、チタン、プラスチックのような素材の細部まで、きれいでシャープな仕上がりを可能にします。これにより、追加の仕上げ加工が不要になったり、必要性が減ったりすることがよくあります。
金型製作
HSMは、その重要なツールである。 金型工業.硬い金属を高い精度で加工します。滑らかな表面が得られるため、後で研磨する手間が省けます。切削速度が速いため、工具メーカーは金型を短納期で納品することができます。
導入のベストプラクティス
HSMで最高の結果を得るためには、セットアップのあらゆる側面を注意深く考慮し、最適化する必要があります。グッドプラクティスに従うことで、エラーを減らし、工具寿命を延ばし、安定した品質を維持することができます。
部品の適合性を評価する
すべての部品が高速加工に適しているわけではありません。まず材質、形状、公差の必要性を確認することが不可欠です。
薄肉、タイトなカーブ、深いポケットを持つ部品は、通常、最も恩恵を受ける。より単純な部品や少量生産の部品は、HSMのスピードとコストを必要としないかもしれません。
適切な工作機械を選ぶ
マシンは高速作業用に作られなければならない。つまり、高速スピンドル、迅速なモーションコントロール、強固で剛性の高いフレームを備えていなければならない。
機械が弱かったり遅かったりすると、振動したり、粗い面が残ったりすることがある。また、工具の寿命を縮めたり、ミスを招いたりすることもある。
高品質の切削工具を使用する
HSMでは良い工具が鍵となる。高速カッティングのためには、適切なコーティングと形状の、鋭利でバランスの取れた工具を使用すること。
TiAlNやダイヤモンドなどの耐熱コーティングを施した超硬工具が、多くの場合、最良の選択となる。工具が切削する材料に合っていることを確認してください。
制御チップの退避
高速加工では、切り屑はすぐに蓄積します。切り屑を素早く除去しないと、工具を損傷したり、部品をオーバーヒートさせたりします。
切りくずの排出には、エアジェット、クーラント、 高圧システムを使用する。切りくずが流れやすいように、工具の通り道を開け、切り口を軽くする。
ワーク保持における剛性の維持
切断中、部品は完全に静止していなければならない。少しでも動くと、ビビリが発生し、表面仕上げが悪くなったり、工具が破損したりする。
強力なクランプや特注の固定具を使用する。振動を抑えるため、パーツをテーブルに近づける。しっかりとしたセットアップは、より良い切削と工具の長寿命化につながります。
結論
高速加工は、メーカーがより速く、より高い精度で、より長い工具寿命で部品を切削するのに役立つ最新のアプローチです。高速スピンドル速度、最適化されたツールパス、安定した機械に依存し、生産性を向上させます。この方法は、航空宇宙、自動車、医療、金型製造業界で広く使用されている。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
