効率的な新しい切削工具ソリューションで工具を冷却

May 30, 2023

金属切断における主なタスクの 1 つは、切断中に発生する膨大な熱を効率的に取り出すことです。 これは、特に刃先とワークピースが継続的に接触する旋削加工においては課題です。

旋削加工によって発生する熱の大部分はチップ内で放散されますが、切削ゾーンの温度が上昇し、その熱は材料、送り、回転数によっては 1000 ℃を超える温度に達することがあります。 これにより、熱プロセスが活性化され、切削工具の摩耗が早くなります。 極端な場合には、ツールが短時間で燃え尽きることもあります。 プロセスに合わせてより積極的な形状と切削速度を適用すると、表面的な解決策が得られる可能性がありますが、これは長期的なコストの原因となるか、生産性の低下のいずれかになります。

一般的に使用される外部冷却方法である切削ゾーンの浸水は、適用が正確ではなく、その真の効果は限られています。 実際、比較的不正確で制御されていないクーラントやオイルが切削プロセスに流入すると、刃先ではなく切りくずが冷却されます。 多くの場合、切断点での高い温度差が熱衝撃を引き起こし、刃先に致命的なダメージを与えます。

工具メーカーの ARNO Werkzeuge は、切削ゾーンを浸水させる代わりに、上部と下部から 2 つのチャネルを介して切削点にクーラントを直接供給することに成功した ARNO 冷却システム (ACS) など、より良い解決策があると述べています。

ARNO Werkzeuge は、現場で実証済みの ACS システムを 2 つのバリエーションで開発しました。 ACS1 バリアントでは、クーラント ジェットがクーラント チャネル内のインサート シートに沿って案内され、切削ゾーンに直接出ます。 その後、クーラントが効果的に切りくずの下を通過し、切りくずを切削ゾーンから最適に洗い流します。

ACS2 バリアントでは、インサート シートのクーラント チャネルが、底部から工具側面への 2 番目の流れが最適化されたクーラント ジェットと結合されます。 最新の開発では、このクーラントチャネルに三角形の出口を備え、インサートの幅全体から刃先までクーラントを供給します。

内部ガイドされたクーラント ジェットは常に正確に切削ゾーンと工具側面に到達します。 また、刃先に材料が蓄積するリスクや、それに伴う刃先の崩れのリスクも最小限に抑えられます。

積層造形の進歩

ARNO は、積層造形 3D プリンティング法を利用して、高度な技術のパーツオフ モジュールを製造しました。 この方法により、三角形の冷却剤出口を作成して、冷却剤ジェットを制御して、最小限の消費で最大の冷却を実現し、工具側面の最も遠い端を「浸水」させることができます。

これらの最適化された冷却条件により、インサート幅の縮小など、さらなる最適化も可能になります。

ACS2 は、チップの下にクーラントを供給し、切削ゾーンからチップをより簡単に洗い流します。 切りくずが短くなり、刃先インサート状態が蓄積する傾向が大幅に軽減されます。 この冷却方法により温度が約半分に低下することが測定により確認されています。 その結果、工具にかかる応力が大幅に軽減され、逃げ面摩耗が大幅に減少します。 工具を保護するために切削速度と送り速度を下げる代わりに、速度を上げることもできる、と同社は述べています。

工具寿命が大幅に伸びるため、生産性が向上します。 ユーザーは、ツールが最大 3 倍、または少なくとも 2 倍長持ちすると報告しています。 ツールの交換が減り、最終的には運用担当者の作業負担が軽減されます。 言うまでもなく、マシンのダウンタイムが大幅に短縮されました。

また、ツール交換時でもチューブや干渉エッジを使用せずに内部冷却を維持することができます。 旋削作業であっても、直接冷却する必要はありません。 適切なツールホルダーを使用すると、統合されたチャネルによって切削ゾーンの近くにクーラントが供給されます。 プラグアンドプレイシステムが常に適合するため、複雑な調整は必要ありません。 オプションで、メーカーはツール ホルダーに適合する VDI 保持ツールを提供しており、パイプやホースの接続なしで冷却剤をホルダーに供給します。

工具を頻繁に交換する必要があるスライディングヘッド旋盤でも統合冷却が可能です。 これを達成するために、ARNO Werkzeuge は、AWL スライディング ヘッド ツーリング ソリューションと AFC クイックチェンジ ツーリング システムを推奨しています。 AWL ツール ホルダー システムは、幅広いスライディング ヘッド旋盤メーカーの工作機械向けのソリューションを提供します。

AFC クイックチェンジツールホルダーは固定ストップに取り付けられており、2 つのクイックリリースクランプネジを介して必要なインサートを取り付けたり取り外したりできます。 ツール ホルダー システムの 2 つの別個の冷却チャネルは開閉可能で、ツールを介した冷却の有無にかかわらずツールを並行して使用できます。

可能な限り、ツールを通した冷却を備えたツールを使用することがほとんどの場合有益です。 また、工具メーカーがユーザーの製造シナリオを理解し、ACS や AWL の場合のようにプロセスについても十分に考慮すると、生産性が大幅に向上します。

1. 加熱により金属に永久的な損傷を与え、初期溶融または粒界酸化を引き起こします。 2. 研削中、ワークピースが変色したり、焼き戻しや硬化によって微細構造が変化したりするほど高温になります。

機械加工中に工具とワークピースの界面での温度上昇を軽減する液体です。 通常、可溶性または化学混合物（半合成、合成）などの液体の形をとりますが、加圧空気またはその他のガスの場合もあります。 水は多量の熱を吸収する能力があるため、冷却剤およびさまざまな切削コンパウンドの媒体として広く使用されており、水とコンパウンドの比率は加工作業によって異なります。 切削液を参照してください。 半合成切削液。 可溶性油切削液。 合成切削油。

切削界面における工具またはワークピースの表面の接線速度。 切削速度 (sfm) の計算式は、工具径 5 0.26 5 主軸回転速度 (rpm) です。 刃当たりの送り（fpt）の計算式は、テーブル送り（ipm）/刃数/主軸回転速度（rpm）です。 主軸回転速度（rpm）の計算式は、切削速度（sfm）×5×3.82/工具径となります。 テーブル送り (ipm) の計算式は、刃当たりの送り (ftp) × 工具溝数 × 5 主軸速度 (rpm) です。

切削中のワークに対する工具全体の位置の変化率。

ワークとの接触による工具側面のクリアランスの減少。 最終的にはツールの故障を引き起こします。

鋸引き、フライス加工、研削、歯切り、ドリリング、リーマ、ボーリング、ねじ切り、フェーシング、面取り、溝入れ、ローレット加工、スピニング、突切り、ネッキング、テーパーカット、カムカット、偏心カットも可能な旋盤ステップターンと直進ターンとして。 手動から半自動、全自動までさまざまな形式があり、主な種類としてはエンジン旋盤、旋削・コンタリング旋盤、タレット旋盤、数値制御旋盤などがあります。 エンジン旋盤は主軸台と主軸、心押し台、ベッド、キャリッジ（エプロン付き）、クロススライドで構成されています。 ギア (速度) および送りセレクター レバー、刃物台、複合レスト、送りねじおよび逆転送りねじ、ねじ切りダイヤル、早送りレバーなどの機能が含まれています。 特殊な旋盤タイプには、スルーザスピンドル、カムシャフトおよびクランクシャフト、ブレーキドラムおよびローター、スピニングおよびガンバレル機械が含まれます。 工具室旋盤と卓上旋盤は精密作業に使用されます。 前者は工具と金型の作業や同様の作業に使用され、後者は小さなワークピース (機器、時計) に使用され、通常は給電がありません。 モデルは通常、「スイング」、つまり回転可能な最大直径のワークピースに従って指定されます。 ベッドの長さ、または中心間の距離。 そして発生する馬力。 旋盤を参照してください。

カッターとテーブルの接触を防ぐために、ワークテーブルと平行に保ちながらワークピースを上昇させるために使用される、精密研磨されたストックのストリップまたはブロック。

ワークピースはチャックに保持され、フェースプレート上に取り付けられるか中心間に固定され、回転しながら、切削工具 (通常は一点工具) がその周縁に沿って、あるいは端または面を横切って送り込まれます。 直線旋削（ワークの外周に沿って切削）の形式をとります。 テーパー旋削（テーパーの作成）。 ステップ旋削（同じワークで異なるサイズの直径を旋削）。 面取り（エッジまたは肩の面取り）。 フェーシング（端をカット）。 ねじ山を回す（通常は外部ですが、内部の場合もあります）。 粗加工（大量の金属除去）。 そして仕上げ（最終的なライトカット）。 旋盤、ターニングセンタ、チャッキングマシン、自動ネジ盤などで行われます。