スレッドワーリングのツーリング技術の進歩

Oct 13, 2023

Genevieve Swiss Industries Inc. アプリケーション スーパーバイザー、Scott Laprade 著

CNC Swiss テクノロジーへの投資により、ショップはねじ切り作業を実行できるようになります。 スイスの機械工は皆、この分野の最新の進歩を知っているはずです。

スイスの機械やその他の旋盤で従来の「シングルポイント」方法を使用してねじ切りを行う場合、ねじ山形状の完全な深さを実現するには、工具で数回パスする必要があります。 これは、金属の除去率が低く、ワークピースのたわみが最小限に抑えられるため、60 度のねじ山形状を使用する大径のねじではあまり問題にならない傾向があります。 したがって、この種のねじを切断するために必要な工具圧力も比較的低くなります。

ただし、この装置のスライド主軸台とガイドブッシュの配置、および加工されるワークピースの特徴や要件により、ワークピースがねじ切りツールを往復するときにガイドブッシュから「脱落」する可能性があります。たわみや剛性の低下につながります。 これらの現象は、ネジ外径が純正径よりも小さい場合にさらに顕著になります。 ガイドブッシュによるサポートは効果がありません。 次に、骨を固定するために設計された整形外科や外傷修復の外科用インプラントで一般的に見られるような、より攻撃的な「バットレス」スタイルのねじ山を作成するために必要な金属除去の一部を検討します。シングルポイントねじ切りは、コスト効率よく作業を完了するための手段としては劣ります。やり方。 これらの深いスレッドの一部は、スレッドの機能に応じて、完了するまでに 40 ～ 50 回ものパスを必要とする場合があります。

ワンパススレッドの基本

この種の糸の生産能力を高めるために糸のワーリングを適用できるのはここです。 ねじ山ワーリング作業を実行するには、4 つのコンポーネントが必要です。CNC スイス/スライディング主軸台旋盤、このプロセス用に特別に設計された専用のライブツール「ワーリングアタッチメント」、カッターリングとボディ、そして必要な形状を精密に研磨した実際の超硬切削工具です。彼ら。 これらのツーリングコンポーネントは連携して機能し、シングルパスで棒材の直径から完成した標準またはカスタムのねじ形状まで「旋回」させます。

切削動作は、内径ねじ切りフライス加工と同様のフライス加工プロセスですが、ワークピースの外径を対象とします。 これにより、ガイドブッシュ内で材料の剛性を確保するだけでなく、歯ごとのチップ負荷と C 軸 RPM を調整することによって、仕上げの品質と速度を前例のない制御することができます。 カッター本体にできるだけ多くのカッターを使用することで、より高い金属除去率と仕上げの向上を実現できます。 ほとんどの最新の機械に一般的に搭載されている高圧冷却機能と組み合わせると、切断ゾーンをきれいに保ち、切り粉のない状態に保つことができます。 その結果、高速化が可能となり、シングルパスでバリのないねじ山が完成します。

超硬コーティングの開発など、このプロセスには多くの進歩がありました。 たとえば、スイスのUTILIS AGは、超硬基材とコーティングを組み合わせた独自の「UHM10 TX+」工具を導入しており、チタンや医療用ステンレスの用途だけでなく、高温合金にもノックアウトパンチであることが証明されています。 この新しいコーティング技術は、欠陥のないサブミクロンの表面品質を特徴としており、ねじ山が旋回するときに超硬が受ける切削負荷に適しています。

エッジの品質はねじ形状の精度を維持する上で重要な要素であり、TX+ 製品はジオメトリの形状を変形させることなくエッジの状態を強化します。 これはプロセスにとって重要な側面です。リード角の調整、工具の中心位置、インサートの精度は、ワークピースに完璧なねじ山を形成するために重要です。特に、ねじ山の頂部の鋭さが主要な要件となる可能性がある 3 mm 未満のねじ山外径の場合には重要です。

小径の特殊ねじ形状を製造する場合、セットアップの剛性とガイドブッシュからの距離が問題になることがあります。 この問題は伝統的に、「延長ノーズ」ガイドブッシュを使用してストックとワークピースをねじ旋回インサートの「フライトサークル」に近づけて保持し、仕上げやインサートの高調波を台無しにするのを防ぐことで解決されてきました。 従来の旋削工具は、ガイドブッシュのシフトを補正するためにツールプレートから外側にシフトする必要があるため、延長ノーズガイドブッシュの実行は面倒になる場合があります。 このような小さな直径のワークピースでワーリング操作を実行するには、セットアップに多くの追加作業が必要です。

別の方法は、インサートのフライト円をワークピースに近づけることです。 工作機械メーカーの OEM またはアフターマーケットで市販されているワーリング アタッチメントの幅広い選択肢に対して、インサート フライト サークルの位置決めにポジティブ シフトが組み込まれたカッター リングが提供されています。 たとえば、旋盤のライブワーリングツールの位置決めでは、標準ガイドブッシュから超硬インサートの中心線までの距離が 15 mm であるとします。 この作業には、6AL-4V チタン製の外径 2.5 mm、ダブル リード バットレス スタイルのスレッド フォームをワーリングする必要があります。 当店ではこれらの糸を製造するための小径の棒材を在庫しています。 ワーリング加工に最適なねじですが、ストック径から2本のリードを同時に切断する際に発生する振動に注意が必要な径です。 ここでは、インサートのフライト円を前進させて標準長のガイドブッシュに近づけ、その距離の一部を補うシフトリングが配置されています。 簡単な Y シフト補正を行って、インサート フォームを棒材の切断位置の中心に再配置します。 多くの場合、ノーズ ガイドブッシュを延長せずにシフトリングを使用すると成功することが可能です。

スピードを上げて冷やす

現代のスイスの旋盤は、箱から出してすぐにさらに高速な速度が可能なライブ ツーリング ドライブを搭載しています。これは主にスマート モーター技術の進歩によるものですが、マイクロ ツーリングで使用するためのより高い回転速度の必要性からも後押しされています。 多くのモデルは、ライブ ツーリング ドライブで 5k ～ 10k RPM のライブ ツーリング速度を備えています。 ジョブでワーリングを実装する際に考慮すべき点は、ねじワーニングに加えて実行する必要があるマイクロエンドミル加工またはライブマイクロドリリング作業です。 ほとんどの用途では、ワーリング ジョブではライブ ツールで 2000 ～ 3000 rpm しか必要としない傾向がありますが、マイクロ ツーリングの追加のライブ ツーリング ジョブ要件では、モーターを最大速度で駆動する必要があり、ワーリング スピンドルに必要のない速度がかかる場合があります。で運用されています。 ほとんどのスイスの機械モデルは、1 つの単一モーターから該当する工具位置上のすべてのライブ工具を駆動します。 そのため、ドリルやエンドミルを稼働させるとき、旋回スピンドルは、切削中でない間はこのより高い RPM で回転し、さらなる磨耗が発生することになります。 セットアップを最適化して機械の生産性を最大限に高めるだけでなく、旋回スピンドルやその他のライブツールの寿命を延ばすための良い方法は、機械を高速スピンドルユニットと組み合わせることです。マイクロツールの動作に最適な表面速度を維持しながら、ライブツーリングを実行する全体的なモーター速度を下げます。 ギア駆動の増速スピンドルは、スイスの機械の多くのメーカーやモデルですぐに入手できます。

セットアップにおけるその他の考慮すべき点は、適切な冷却と切削ゾーンからの切りくず排出を提供できるかどうかです。 以前は、これは一般に、高圧冷却ラインを切断ゾーンまで動かし、曲げ可能なチューブを使用してジェット流を慎重に向けることによって達成されていました。 これは、旋回動作によって生成された粒状の切りくずを除去するのに効果的ですが、調整や正確な狙いが難しく、作業にコストのかかるセットアップ時間が追加される可能性があります。

旋回アタッチメントを備えたクーラントスルージェットや、スイスの PCM Willen SA が旋回アタッチメント製品ライン用に開発したカッターリングなどの新製品が入手可能です。 この合理化されたセットアップにより、切削液を切削ゾーンに押し出す確実なクーラント供給が保証され、切りくずを排出し、潤滑性を維持し、冷却を工具寿命を延ばします。 クーラントと高圧オイルは、カッター リング自体を通ってカッター リング内部のクーラント チャネルに押し込まれます。 高圧オイル ジェットはわずかに角度が付けられており、インサートのゲージ長に合わせて調整されているため、潤滑性と最適な冷却が達成されるかどうかについての疑問は解消されます。 新しいクーラントリング設計の追加の利点は、小さなスプリング戻り止めロックネジを介してワーリングアタッチメントの裏側から固定できることです。これにより、超硬を新しいエッジに割り出すときに時間を節約できます。 高圧クイックリリースラインと組み合わせることで、インサートの交換がこれまでより簡単になります。

前に出ないでください

誤解しないでください。強力なねじ山は今後も医療整形外科業界の定番であり、ワーリングプロセスが提供するスピード、仕上げレベル、品質管理を備えたねじ山を確実に製造するこれ以上の方法はありません。 長い部品の UNC/UNF ねじなど、より基本的なねじをワーリングにアップグレードすると、特に糸状の延性チップを生成する材料を扱う場合や、ガイドブッシュからの脱落を防ぐためにねじを分割する必要がある用途で、コスト削減も実現できます。 貴社のプロセスが利用可能な最先端のツール技術を使用していることを確認することで、貴社の業務は今後何年にもわたって競争力を維持し、時代の先を行くことができます。

金属の性質を持ち、少なくとも 1 つが金属である 2 つ以上の化学元素で構成される物質。

部品の作成または変更を可能にする工作機械専用のマイクロプロセッサベースのコントローラ。 プログラムされた数値制御により、機械のサーボと主軸ドライブが作動し、さまざまな加工動作が制御されます。 DNC、直接数値制御を参照。 NC、数値制御。

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。

ワークの加工性を向上させ、工具寿命を延ばし、切りくずや加工くずを洗い流し、ワークと工具を冷却するために使用される液体です。 基本的なタイプは次の 3 つです。ストレート オイル。 水に乳化する可溶性油。 合成流体は油を含まない水ベースの薬液です。 冷却剤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。

単一のアーバーに取り付けられた複数のカッターを使用した加工。通常は同時に切断します。

ワークを金型から取り出す機構。 エジェクター、キックアウト、リフトアウト、シェダーとも呼ばれます。

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。

側面切れ刃と、切削工具をワークピースに導く工具シャンクまたはホルダーの突出面との間の角度。

切削液または潤滑剤が表面間の摩擦を軽減する相対効率の尺度。

回転するカッターに力を加えて金属などを削り取る加工作業。 立型フライス加工では、切削工具が主軸に垂直に取り付けられます。 水平フライス加工では、切削工具はスピンドルまたはアーバーに直接水平に取り付けられます。 水平フライス加工は、さらに従来のフライス加工に分類されます。このフライス加工では、カッターが送り方向と反対に回転し、ワークピースに向かって「上向き」に回転します。 そして、カッターが送り方向に回転する上昇フライス加工、つまりワークピースに向かって「下降」します。 フライス加工には、平面または表面フライス加工、エンドミル加工、正面フライス加工、角度フライス加工、フォームフライス加工、およびプロファイリングが含まれます。

製品の品質を監視するための正式なプログラムを表す用語。 意味は同じですが、QC は通常、より伝統的な加工後検査システムを意味し、QA は「総合品質」、広範な品質原則、統計的プロセス管理、およびその他の統計的手法に重点を置いた、より包括的なアプローチを意味します。

研削時に発生する金属微粉や砥石粉。

外径（ねじ切りなど）および内径（タッピング、ねじ切りなど）の両方の切削、旋削、およびねじ山を転造して特定の材料に加工するプロセス。 ねじ切りプロセスの望ましい結果を決定するために、標準化された仕様が利用可能です。 特定のアプリケーション向けに、多数のスレッドシリーズの指定が記述されています。 ねじ切り加工は旋盤で行われることが多いです。 ねじの高さなどの仕様は、ねじの強度を決定する上で重要です。 使用される材料は、そのねじ部品の特定の用途で期待される結果を決定する際に考慮されます。 おねじ切りでは、計算された深さと、切り込みに対する特定の角度が必要です。 雌ねじ切りを行うには、ねじ切りを行う前に穴を開ける正確な直径が重要です。 ねじ山は、指定された公差や許容値によって互いに区別されます。 「回転」を参照してください。

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。