カエルの加工

Jul 25, 2023

ケニア州グランビーの Fives Linee Machines (FLM) は、一般にフロッグとして知られる一般的な踏切の機械加工用に、Gicamill R 垂直ガントリー ミルを構築しました。 FLM

世界の鉄道システムは世界的なサプライ チェーンの重要な部分であり、毎年 20 億人近くの旅行者を目的地まで移動させるのに不可欠です。 約9万キロメートルの鉄道路線を擁するロシアは、米国と中国に次いで世界第3位にランクされている。

列車を動かし続けることは大きな責任です。 ただし、トラックを整理整頓しておくことも同様に重要です。 そして、トラックシステムの重要な部分はフロッグです。

鉄道カエル、または共通踏切は、列車の車輪がある線路から別の線路に横断できるようにするレール スイッチの機械構造のコンポーネントです。 新しい滑らかなフロッグは、列車が別の路線にスムーズに乗り換えることを保証します。

ロシアのムーロム転轍機（MSW）は、ロシア連邦の新しい高速鉄道の第一段階であるモスクワからカザンまでの新鉄道線用にカエルを生産する必要があったとき、ケニア州グランビーのファイヴス・ライン・マシンズに依頼した。とその選ばれた工具パートナーであるイスカル ツールズ（オンタリオ州オークビル）と協力して、これらの切望されている部品の製造に必要な製造プロセスを作成します。

なぜ高速鉄道なのか？ これは単純な計算です。新しいモスクワとカザンの接続により、両都市間の移動時間は、既存の鉄道インフラの現在の 14 時間から約 4 時間に短縮されます。 時速約 400 km で走行する列車では、スムーズな乗り心地が重要です。

「MSW が当社を選んだのは、当社のエンジニアリング サービスと、当社が推奨した機械のおかげです」と Fives Linee Machines のマーケティングおよびコミュニケーション スペシャリストであるクロード ペロー氏は説明します。

問題の機械は、同社の Gicamill R 垂直ガントリー ミルで、鉄道業界向けに特別に設計および製造されています。

この機械の動力によるスライド動作は、予圧された大容量再循環ローラー ベアリング パッドを備えた硬化研磨鋼製スライドウェイ (60 HRC まで) などの減摩ウェイ ベアリングを使用することによって実現されます。

MSW が気に入ったのは、マシンがヘッド交換を行わないという事実です。

「定義上、ヘッドを変更するとシステムの剛性が低下します」と Fives Linee Machines のセールス ディレクター、エイドリアン ルーベンヌ氏は述べています。 「さらに、ヘッドの交換により機械のサイクルタイムが増加すると同時に、メンテナンスの必要性も増加します。」

ガントリーミルはヘッド交換を必要としないため、サイクルタイムが長くなり、メンテナンス時間とコストが増加する可能性があります。 イスカルツール

Gicamill R のヘッド設計は、ラムの底部ではなく前部に大きな A 軸を備えており、巨大な切削力を吸収するように特別に設計されています。 4 軸フライスヘッドの移動能力は ±105 度です。 MSW の場合、4 番目の軸を使用すると、特殊な形状のカッターの必要性も軽減されます。

「ヘッドは主鋳造品の底面前面に恒久的に取り付けられており、スピンドルの傾斜位置に極めて高い剛性をもたらします。A 軸ドライブの利用可能なトルクは 20,000 Nm で、スピンドルの出力は最大 60 kW、4,000 Nm です。」 、2,000 RPMです」とルーベンヌ氏は言いました。

モーターは、スピンドル ハウジング内にあるベベル ギアトレイン システムを介してドライブシャフトからスピンドルを駆動します。 スピンドル伝達システムは CNC によって制御され、プログラムされた速度に従って必要な範囲に自動的にシフトします。 剛性を最大限に高めるために、スピンドルには ISO/CAT 60 ツールホルダーが使用されています。

「この機械は、ガントリーを支える剛性の高い一体型のベッドとワークテーブルのセクションで構成されるコンパクトな設計でもあります。簡素化された基礎により、構築コストが低くなり、さらにより優れた荷重分散が保証されます」と Roubenne 氏は述べています。 「頑丈で剛性の高い構造により、難削材に必要な高い性能を実現します。」

この場合、材料はロシアレシピの難しいマンガンベースの鋼合金です。

良好な切削のための最初の 3 つの重要な基準 (材料、形状、スピンドルの理解) によって切削工具の形状、歯、インサートの配置が決まりますが、生成される周波数は切削速度などの切削パラメータを定義するのにも役立ちます。

イスカルのセールスマン、クリスチャン・ムニエ氏は、「これは非常に耐久性があり、機械加工中に硬化する強靱な材料です。HRC 26 ～ 28 から 40 ～ 45 HRC になります」と述べています。 除去する厚みにもばらつきがあります。

機械加工作業に適切な工具を選択するために、イスカルのテクニカル センターは部品の 2D 図面から開始しました。 レールのデータムと半径を理解することは、切断操作のほとんどの順序とその実行方法を決定するため、非常に重要です。

その後、同社は、レールのプロファイルの一致など、部品の固有の表面を機械加工するための特別なツールのセットを製造しました。 その標準ツールのいくつかは、特別な形状を必要としない他の表面を加工することができました。

「レールのプロファイルとマンガンベースの材料の硬度に加えて、寸法、表面仕上げ、工具寿命も尊重する必要があります」とムニエ氏は述べています。

この機械の 4 軸フライスヘッドは ±105 度の移動能力を備えているため、特殊な形状のカッターの必要性が軽減されます。 FLM

プロジェクトの初期段階で、Fives は切削工具パートナーを選択するための入札を開始しました。 この入札は、機械のセットアップと部品用のツールを提供でき、ロシアのエンドユーザーをサポートできる数少ない企業に送られました。

イスカルが選ばれたのは、ロシアでのプロジェクトに必要なサポートの重要性を理解していたからでもあるが、鉄道業界での経験もあったからである。

鉄道業界は切削工具の大規模な消費者であり、標準およびカスタムメイドの両方のさまざまなオプションが必要です。

鉄道部品の機械加工は、比較的大きなワークピースのサイズ、複雑な構造、複雑な最終形状などの多くの制約と対処する必要がある、製造業者と切削工具の製造業者にとって同様の課題です。 これは、大量の材料を除去し、工具寿命を予測し、高額なメンテナンスコストを回避する必要があることに加えて、プロセスを困難なものにしています。

イスカルのエンジニアリング チームが各作業に適した工具とインサートを選択する際には、材料の種類やクランプ治具を含む工作機械の動力特性など、多くのパラメータが考慮されました。

「びびりを防ぐには、切削工具とインサートの設計が非常に重要です。プログラミング方法（速度、送り、切り込みの定義）も、カッターを振動させる可能性のある重要な要素です」とルーベンヌ氏は述べています。

鉄道部品の加工の多くの作業には、特にフライス加工機能の場合、回転工具が必要です。

フライス加工では、大量の材料が除去されるため、刃先交換式カッター (円錐形とプロファイルの両方) が使用されます。 ただし、モジュール式シェルミル設計構成は、大型の拡張刃カッターの代替として使用できます。

イスカルのケベック地域セールスマネージャー、ダニエル・デュラン氏によると、MSW のフロッグに使用されているカッターには接線方向にクランプされたインサートがあり、これにより工具の全体的な強度が向上し、より高い歯密度が確保され、生産性が向上します。

「これらの特定の部品には、良好な切りくず排出を実現するツールが必要です。この機械では、エアブラストによって切りくずが除去されます」とデュランド氏は述べています。

このプロセスではクーラントは使用されず、エアー ブラストのみが使用されますが、イスカル ツールのカッターは接線方向にクランプされたインサートを備えているため、ツールの全体的な強度が向上し、より高い歯密度が確保され、生産性が向上します。 FLM

イスカルは、可能な限り最大の質量を持つインサート サイズとカッターを選択しました。 これには、大きなアダプターとカッターの直径、および大きなインサートが必要です。

「選択したチップの形状、ポジティブすくい角、チップのねじれ、およびチップブレーカは、これらの加工作業における切りくずの制御に役立ちます」とムニエ氏は述べています。

部品の固定は、切断プロセス中の振動源となる部品を排除するのに十分な剛性も必要です。 Fives は、機械とその工具の能力を最大限に活用できるように、治具のクランプを設計および配置しました。

「ワークホールディングは非常に重要です」とルーベンヌ氏は語った。 「成功は、ワークホールディング、切削工具、プログラミング方法、機械の組み合わせにかかっています。ワークホールディングが振動を発生させると、表面品質が影響を受け、カッターの寿命が短くなります。これは、コストを理解すると容認できません。」これらの大きな工具と多数のインサートが必要です。」

この機械は、Fives のグランビー拠点で製造され、顧客の実際の部品の一部に対してテスト カットを実行しました。 イスカルは最初のテストで必要な加工サイクルタイムを達成しましたが、機械の準備が整った時点で MSW での生産性と工具寿命を延ばすために、さらなる工具設計とテストが行​​われる予定です。

理想的には、この共同作業の最終結果は、ロシアの旅行者にとってスムーズな旅となるでしょう。

編集者の Joe Thompson には、[email protected] で連絡できます。

Fives ライン マシン、www.fivesgroup.com

イスカル ツール、www.iscar.ca

ムーロムスイッチワークス、https://aomsz.ru