困難なことに取り組む

Aug 28, 2023

新型コロナウイルス感染症ワクチンの有効性が 90% 以上であることを知ることほど驚くべきことではないかもしれませんが、パンデミックの良いニュースがいくつかあります。研磨業界の主要企業の一部は、継続的な販売の中断を利用して、エキサイティングなワクチンの導入に必要な開発とテストを完了しました。新技術。 まず、連続ドレスクリープフィード研削（CDCF）の改善と、過酷な用途向けのフライス加工に代わるその長年の取り組みから始めましょう。

オハイオ州マイアミズバーグの United Grinding North America のプロファイル研削部門の地域セールス マネージャーである Phil Wiss 氏が説明したように、CDCF は事実上バリ取りの必要性を排除しながら、加工が難しい材料において高い材料除去率 (MRR) を実現します。 「材料が硬化している場合は常に、クリープフィード研削は、用途を組み合わせる必要がある他のアプローチを打ち負かすことができます」と彼は言いました。 たとえば、軟質材料をフライス加工してから熱処理し、その後仕上げ研削するのではなく、「本質的に切削してクリープフィード研削を行うことができます。別の操作を追加する必要はありません。」 また、ウィス氏は、メーカーが高価なクリープフィードグラインダーへの投資を正当化するのと、「時給15ドルのバリ取り業者」に支払うことを正当化するのに苦労していることを認識しているが、選択はより明確になりつつあると述べた。 「バリ取りツールを手に取り、部品をきれいにしようとする人を見つけるのはますます困難になっています。」

ウィス氏は、CDCF がフライス加工を打ち負かす、おそらくより明確なケースを提案しました。それは、フライス加工ツールを使い果たした 24 × 0.4 インチ (610 × 10.16 mm) の医療部品です。2 つのバージョンがあるとウィス氏は説明しました。「1 つはニッケル合金に似ており、もう 1 つはニッケル合金に似ています。もう一つはチタン誘導体です。 どちらも機械加工が非常に難しいです。」この部品は全長に渡って厳しい公差があり、フライス工具は非常に軽いパスに制限しないと切削を継続できず、複数の切削と頻繁な工具交換が必要になります。ウィス氏はさらに、「加工率は 20 パーセントを超えていました。単にプロセスが非常に遅く、工具の観点から見ると高価でした。」必要な部品の量が増加すると状況が耐えられなくなったため、同社は CDCF 研削に切り替えました。ワンパス。

「連続ドレスクリープフィード研削のもう 1 つのユニークな点は、工具のコストが正確にわかっていることです。連続ドレスの適用では、ダイヤモンド ロールを設定された速度で研削砥石に送り込みます。たとえば、また、長さ 20 インチ [50.8 cm] を 20 ipm で切断した場合、その切断長さでホイールの摩耗がどの程度になるかを正確に計算できます。 したがって、ホイールごとに入手できる部品の数が正確にわかるため、その部品に特定の工具コストを割り当てることができます。 驚くようなことはありません。 これは非常に計算されたプロセスであり、その部品を販売する相手にそのコストを転嫁することができます。」

ノートンで | マサチューセッツ州ウースターの Saint-Gobain Abrasives 社は、CDCF 用途向けの新しいホイールと新しい超砥粒で先頭に立つことに貢献しています。 コーポレート アプリケーション エンジニアの Dave Goetz 氏は、同社の古いセラミック ホイール (SG と呼ばれていました) について、「砥粒を破砕するには多くの馬力、研削エネルギー、および力が必要です。そのため、一部の用途では最適ではありませんでした。ノートン クアンタム プライムは砕けやすいセラミック粒子です。粒子自体は微小破壊を起こし、より簡単に自己研磨します。しかし、SG ホイールと同等のカット率と寿命を備えています。そのため、より高い研磨率が得られ、ホイールあたりの部品数が増えるため、通常はサイクル タイムを短縮できます。」

当然のことながら、彼はその名前自体が Q-prime を示唆していることを喜んでいます。 材料が 62 Rockwell 100Cr6 である 1 つの外径ベアリング研削では、新しい Quantum Prime はサイクル タイムを 9.3 秒短縮し、前世代のセラミック ホイールと比較してドレスあたりの部品数を 150 パーセント増やすことができました。

ゲッツ氏は、Quantum Prime もオリジナル版よりも良い仕上がりになっていると語った。 「特定の Ra または Rz を達成しようとすると、多くの場合、仕上げを行うためにより細かい砥粒サイズに変更する必要があり、それに応じて大きな削り代が失われます。80 の砥粒で達成できたとしましょう。仕上げですが、砥粒の割れ方のせいで 100 か 120 に行かなければなりませんでした。Quantum Prime 砥粒は、本物の 80 砥粒のように動作しています。そのため、今では、下に下げても、同じ仕上げと同じ研磨率を得ることができます。すべての目的を達成するために、粒度をいじったり、調整したりする必要はありません。」

Goetz 氏は次のように付け加えました。 Saint-Gobain Abrasives は、TQ および TQX と呼ばれる押出成形粒子でも成功を収めています。 同氏によると、典型的な研磨材では、結晶がシート状に成長し、破砕されてからメッシュで直径ごとに分類される。 「粒子の形状を実際に制御することはできません。唯一制御できるのは粒子サイズです。しかし、その粒子の形状は、最初の結晶がどのように破壊されるかによって制御されます。」 逆に、TQ 粒子を供給するサンゴバン部門は、結晶が成長して形状に押し出されるときに結晶の直径を制御し、その後、結晶が破壊されるときに粒子の長さをある程度制御できます。

ゲッツ氏は、TQ を「ケーキのスプリンクルや壊れたスパゲッティのかけらのようなもの」と表現し、「麺の壊れた部分が混ざり合うとき、それらはすべてさまざまな方向を向いているため、穀物はより高いストック除去率を実現します。 「研削ゾーンには少なくとも 1 つの鋭い切断点があります。私が行ったテストでは、他のセラミックに比べて削り代の大幅な改善が見られました。」

ノートンのパラダイムダイヤモンドホイールは、超硬切削工具の研削の世界では「古いニュース」だが、ユナイテッド・グラインディング社のウィス氏は、現在ではCMC（セラミック基複合材）やシリコンでの用途を含む他の非鉄部品の製造にも活用されつつあると述べた。 「私たちはマイクロチップの製造に使用されるシリコン素材のテスト研磨を行ってきました」とウィス氏は語った。 「これは非常に加工が難しい材料で、ほこりが多い切りくずタイプの材料で、研削するのも少し難しいです。しかし、パラダイムホイールを使用すると、バターのように切断することができました。この材料を深く研削することができました。切断、高速、砥石の磨耗がほとんどありません。」

Goetz 氏は、Paradigm は「ユニークでドレッサブルなメタルボンドです。そのため、マシンが機能していれば、特定の CVD 強化ドレッシングロールを使用して、オンラインでそれを実現し、ドレスアップすることができます。これにより、ホイールのプロファイルと面の状態を維持することができます。非常に自由なカットが可能です。また、砥粒を非常に長く保持するので、ダイヤモンド砥粒を最大限に活用することができます。そして、砥粒が鈍くなり始める頃には、すでに分解されて除去されています。結合により、次の切削層が表面に現れます。したがって、ホイールの寿命が延びることは大きな利点です。そして、最初から最後まで非常に一貫しています。摩耗しても直径がほとんど変化しません。従来のホイールもいくつかあります。」

CBN を使用した鉄用途の場合は、Norton | Saint-Gobain Abrasives は、Vitron 7 (Norton Winter ブランドで販売) と呼ばれる超砥粒 CBN ホイール用の新しいボンドを開発しました。 Goetz 氏によると、この新しい技術は従来の砥粒から超砥粒への移行に貢献しました。 「より高価なホイールを使用することになりますが、ホイールをより長く使用し、より多くの材料除去を行い、ドレスごとにはるかに多くの部品を使用することになるため、超砥粒に変換するためのより低い操業コストがホイールの価格を上回ることになります。ホイール」とゲッツは言いました。 同社は、既存の製品と比較してホイール寿命が最大 40 パーセント向上したと報告しており、「Vitron7 ホイールは、比研削エネルギーが低いため、より低温で研削され、残留応力が最小限に抑えられ、表面粗さの劣化が最大 30 パーセント低減され、優れた部品品質が得られます。」 」

Wiss 氏は、これらのホイールのドレッシング サイクルは (CDCF とは異なり) 断続的であり、ドレッシング ディスクの摩耗速度を予測するのは事実上不可能であるため、プロセスを監視する方法が必要であると警告しました。 United Grinding が推奨するアプローチは、部品を測定し、そのデータを使用して砥石車とドレッシング ディスクの変化を解釈することです。 これは、「機械内の部品をプローブするか、部品を取り出して機械の隣にある CMM で測定し、そのデータを機械にフィードバックする閉ループ システムを使用する」ことによって実行できます。あなたは次の部分を磨いているのです」とウィス氏は説明した。 「顧客、特に同じ部品を大量生産している顧客の間で、CMM をセルに統合するという大きな動きが見られます。CMM はロボットでロードすることも、手動でロードすることもできますが、そのフィードバックを工場に戻す必要があります。重要な機能を備えたマシンです。」

Wiss 氏は、もう 1 つの傾向として、フライス加工、ドリル加工、ねじ切り加工もできる研削盤の採用が増加していると報告しました。 同氏は、これは職人、プログラマー、熟練したオペレーターの全般的な喪失が原因であり、そのため製造業者は「工作機械にこれまでよりもはるかに多くの作業を要求する」ようになっていると考えている。 1 つのセットアップでできることが増えるほど、複数のセットアップを完璧に行うためにオペレーターに頼る必要がなくなり、部品を機械から機械に移動するのに費やす時間が短縮されます。 United Grinding は約 10 年間、ある程度のマルチタスク機能を提供してきましたが、ウィス氏によると、同社はその間に学習し、現在のモデルはその経験から恩恵を受けているとのことです。 これには、スルースピンドルクーラント (研削には必要ありませんでした) や背面のツールチェンジャーの 2 番目の制御などの機能が含まれており、オペレーターは進行中の作業を中断することなく研削砥石と切削工具を切り替えることができます。

United Grinding がフライス加工機能の追加で学んだもう 1 つのことは、通常の研削で使用されるスピンドル速度よりも高いスピンドル速度の必要性であるとウィス氏は述べています。 同社の主要なマルチタスク プラットフォームは、Mägerle MFP 30、50、51、100 マシンであり、これらはすべて高速、5 軸、高トルク、高出力マシン (場合によっては 100 馬力以上) です。 より高速にするには出力をある程度犠牲にする必要があるが、マルチタスクマシンでは 40 馬力で十分だとウィス氏は述べた。

5 軸マルチタスクでは、「ホイール パックが機械に適合し、部品を研削して機械加工するための治具の周囲に十分なクリアランスがあることを確認する」ために、3D シミュレーションも必要であるとウィス氏は述べています。 そして、ほとんどの 5 軸作業と同様に、ショップは通常、優れた CAD/CAM パッケージを使用して、熟練したエンジニアとオフラインでプログラミングすることを望んでいます。 United Grinding の Mägerle および Blohm の平面研削盤およびプロファイル研削盤にとって、Siemens NX はウィス氏の言葉を借りれば自然な「架け橋」です。 これらの機械にはシーメンス制御が搭載されており、フライス加工操作の送りと速度をプログラムするための NX の利点に加えて、ユナイテッド グラインディングは、連続ドレス機能を含む NX 用の研削マクロ スイートを提供します。

JTEKT Toyota Americas Corp. のビッグニュースは、電気自動車バッテリー用の非常に正確なロールグラインダーです。 具体的には、この新しい機械は、バッテリーセルのカソードとアノードに使用されるアルミニウムと銅のシートを生成するために使用されるロールを研磨します。 イリノイ州アーリントンハイツに拠点を置くジェイテクト豊田の研削盤ナショナルプロダクトマネージャーであるシェーン・ファラント氏は次のように説明しています。ロールの全長 (場合によっては 4 メートル) にわたって、1 メートルあたり 0.5 ミクロンの円筒度を実現します。」

豊田がどのようにしてこれらの数値を達成したかの詳細は、高精度研削用の最も人気のある大型機械の1つからスタートし、スピンドル、ウェイシステム、およびサブアセンブリコンポーネントにNC振れ止めと豊田の静圧技術が組み込まれているという点を除いて、秘密である。 しかし、GR7と呼ばれる新しい機械は「これらのロールの研削専用に設計されている」とファラント氏は語った。 同氏は、この機械の特別な機能により、公差を長期間にわたって維持できることと、独自のソフトウェアによりオペレーターのセットアップ時間を短縮できると付け加えました。

GR7 以外にも、大型グラインダー全般の要望が増加しているとファラント氏は述べました。 「切断染料の製造や印刷や製紙に使用されるロールでそれが見られます。電気モーターのシャフトやコンプレッサーなどで見られます。」 トヨダは、これらの用途向けに、中心間距離が最大 157.4 インチ (4 m)、スイングがほぼ 26 インチ (660 mm) の機械を提供しています。 1 つのモデルの耐荷重はセンター間で 6,600 ポンド (3,000 kg) です。 大型印刷ロールなどの用途には、EV バッテリーロールのような極端な公差がありませんが、「通常、GE6 のような装置を使用することになります」とファラント氏は述べています。

重要な開発を完了するためにパンデミックを最大限に活用した別の例として、CG マシンと呼ばれるダノバットの新世代 OD/ID グラインダーは、標準装備を使用して、ホイール速度 80 m/s (16,000 sfpm) で従来の研磨材を適用できます。 これにより、多くのアプリケーションで生産性が最大 20% 向上します。

スペインのエルゴイバルとテキサス州ハンブルに拠点を置くダノバットの事業開発ディレクター、ダネル・エペルデ氏はそう語る。 同氏は、コンポーネント数を削減するスマートエンジニアリング、リモート診断、予知保全、そしてダノバットの大量生産用機械製造の経験のおかげで、CGはほぼ100パーセントの可用性も提供すると述べた。 さらに、CG の珍しいクロススライド設計と旋回 B 軸といし台により、コンパクトなスペースでさまざまなサイズと形状の部品 (非円形部品を含む) を研削することができます。

この稀な利点の組み合わせを実現する CG の能力には、さらに多くの要因が寄与しているとエペルデ氏は説明しました。 「当社では、すべての直線軸にリニア モーターを使用し、すべての回転軸にダイレクト ドライブ モーターを使用しています。また、ダノバットでは機械のベースにも天然花崗岩を使用しています。これは、振動減衰、温度安定性、剛性の点で合成花崗岩や他の材料よりも優れています。」特定のニーズに合わせて機械をカスタマイズすることもできます。幅広い砥石台構成から選択し、測定システム、従来型または自動調心振れ止め、カウンタースピンドル、自動テーパー修正、超仕上げステーション、バリ取りシステム、レーザーゲージなど。」 用途は、ギアやシャフトからCVジョイント、ドリル、スクリューコンプレッサーまで多岐にわたります。

イリノイ州セントチャールズにあるレイ・テクノロジーズの米国販売代理店ダニエル・レイ氏は、「CGは米国市場に完璧に適合している。なぜなら、ここの顧客のほとんどは、たとえ現在の仕事がうまくいくと確信していても、汎用性の高いソリューションを望んでいるからだ」と述べている。 「また、このホイール速度から得られる高いスループットは誰もが気に入っています。ヒューストン近くのデモ センターで新しいマシンをお披露目するのを楽しみにしています。」

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