バリ取りと狭い箇所の仕上げをブラッシュアップ

Jan 22, 2024

通常、機械工場にとってスペースは非常に貴重です。 現在、全体的な床面積の制限に加えて、CNC 機械やその他の機器はますます洗練され、小型化が進んでおり、新たな課題が生じる可能性があります。

たとえば、Masters Machine Co. では、対処が難しいスイス式の小型 CNC 旋盤をいくつか採用しています。 「スイスの旋盤は加工範囲がはるかに小さく、工具を配置するスペースが少ないです」と CNC 機械プログラマーでプロセス改善機械技師のザカリー・オコナー氏は説明します。

解決は目前に迫っていた。 メイン州ラウンドポンドに拠点を置くこのショップは、航空宇宙、自動車、商業、エレクトロニクス産業向けの精密部品を製造しており、プロセスを継続的に改善するために新しい方法論をアップグレードして適用することに誇りを持っています。 1957 年に設立された同社は、メイン州中海岸の小さな漁村にある 7,990 平方メートル [86,000 平方フィート] の施設で約 85 名を雇用しています。

2021年5月にマスターズマシンに加わったオコナーは、新しいチームに貢献したいと熱望していた。 彼は、メイン州の別の機械工場で働いていた前職の経験を活かし、そこで仕上げ、バリ取り、表面処理、部品表面の均質化、ラジアス加工、エッジブレーキング用の研磨ディスク ブラシを専門とする Brush Research Manufacturing Co. (BRM) で働き始めました。

同社によると、BRMの小型セラミックエンドブラシの新製品は、研磨ディスクブラシの品質を基にしており、CNCオペレータがバリ取りプロセスを自動化できると同時に、同じ操作で理想的な表面仕上げを実現できるという。 このツールは、機械工場に、より正確な仕上げおよびバリ取りのオプションを提供するだけでなく、ワークピースの穴、ボア、および制限されたスペースの奥深くまで到達しやすくするための設計の改善を提供します。

多くの機械工場の場合と同様、オコナー氏の前雇用主の目標の 1 つは、サイクル タイムを延長しながら、必要な表面仕上げやバリ取りを達成することでした。 これを考慮して、オコナー氏は、半導体関連アセンブリのニッケルめっきの前に、冷間圧延された 4 フィート (1.21 m) の鋼部品の表面仕上げの速度と品質を向上させることを目指しました。

「A36 構造用鋼は仕上げが良くないため、すべての切断パラメータが満たされている場合でも、マットで破れた仕上げになる可能性があります」とオコナー氏は言います。 「このプロセスでは、機械加工が完了した後、生産セルのオペレーターが多くのバリ取りと仕上げ作業を行う必要がありました。」

別の鋼部品については、機械工場は 2 枚刃ドリルを非常に遅い送り速度で実行してスロットのバリ取りを試みていました。 残念ながら、このアプローチではバリを完全に除去するのではなく、バリを転がしてしまうことがよくありました。 その結果、CNC オペレーターは時間をかけすぎ、望ましい結果が得られなかったとオコナー氏は指摘しました。

この問題を解決するために、オコナー氏は BRM の NamPower 研磨ブラシ製品に目を向けました。 これらのディスク ブラシは、繊維強化熱可塑性ベースに結合された柔軟な研磨ナイロン フィラメントで構成されており、セラミックと炭化ケイ素研磨剤の組み合わせが含まれています。 メーカーによれば、フィラメントは柔軟なやすりのように機能し、部品の輪郭に適合し、部品のエッジや表面全体を拭いたりやすりをしたりして、最大限のバリ除去率と理想的な表面仕上げを実現します。

他の研磨ナイロンフィラメント製品の中には炭化ケイ素やセラミックを使用するものもありますが、両方を 1 つのツールに組み合わせていることが NamPower のユニークな点であると BRM 氏は指摘しました。 2 つの研磨剤は互いに補完し合います。セラミックは材料の除去に役立ちますが、切断が少し粗くなる傾向があります。 炭化ケイ素は切断動作に対する緩衝材として機能します。 この組み合わせにより、バリ取りと仕上げを 1 回の操作で行うことができます。

各ブラシは基本的に、その寿命にわたって「自己研磨」されます。 直線的な構造のため、鋭利な新しい砥粒が常に作業面に接触して摩耗し、新しい切削粒子が露出します。 これにより、毛の長さ全体にわたって一貫したバリ取り作用が得られます。

「NamPower ブラシは、面取りよりも優れたエッジ処理を提供するだけでなく、高品質の仕上げを提供することがわかりました」と O'Connor 氏は言います。 「面取りは効果があるときは素晴らしいのですが、工具が磨耗するとバリが除去されずに転がってしまう可能性があります。私たちはそれを避けたかったのです。」

この仕上げ工具は、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼、真鍮、青銅、チタン、鋳鉄、高ニッケル合金などのさまざまな材料に使用できます。

マスターズ マシンで、オコナー氏は、より小さな部品やより限られたスペースで使用できるように設計された、より小型で再設計されたセラミック研磨エンド ブラシを含む BRM の製品ラインの拡大について聞きました。 当然のことながら、彼はスイスの CNC 旋盤でそれらを試してみたかったのです。

「私は、高生産シナリオでの難しいバリ取り用途を扱っていました」と彼は述べました。

NamPower ブラシと同様に、新しいアブレイシブ エンド ブラシは、さまざまな用途や材料で効率的かつ正確なバリ取りと仕上げを可能にするように設計されています。 ただし、エンド ブラシには、より小型で複雑な部品や小型 CNC マシンでの使用を可能にするいくつかの設計変更が組み込まれています。

「セラミックフィラメントを保持するアルミニウムのハードコート陽極酸化カップは薄肉設計になっており、フィラメントを外縁近くに整列させて部品や穴の内側の縁に到達させることができます。」とBRM製品マネージャーのエリシャ氏は述べています。コール。 「エンドブラシのシャンクも長くなっているので、工具がワークピースの狭いスペースやポケットの奥深くまで到達することができます。」

ブラシの「フィル」も非常に密度が高く、より多くの切断ポイントを提供します。これにより、ツールがより効率的に切断できると同時に、より長持ちするようになります。 コール氏によると、初期テストに基づくと、セラミック フィラメントは他の代替品より 3 ～ 5 倍長持ちします。 この工具は、特別なアダプターを使用せずに自動マシニング センターに直接ロードできるように設計されています。

2021 年 6 月、オコナー氏は 80 グリット、1 インチ (25.4 mm) の研磨エンド ブラシを購入しました。これを一連の工具に取り付けて、さまざまな部品のバリ取りや精密仕上げ作業に使用できます。小さな半インチ (12.7 mm) の部品では、直径 2 インチ (50 mm) 以上のブラシを使用したくないかもしれません。」とコール氏は言いました。「より正確な仕上げが必要な場合もあります。または、ツールが狭いスペースに到達する必要があるため、小さいサイズで対応できます。

2021 年 9 月にエンドブラシを設置して以来、マスターズ マシンはエンドブラシにより生産時間を大幅に節約できました。 オコナー氏は、この工場ではバリ取りや仕上げが必要な部品について、以前は 24 時間で 300 個の部品を機械加工できたと見積もっていました。 新しい BRM 研磨工具とプログラミングの調整により、サイクルタイムはほぼ半分に短縮されました。

「スピンドルの回転数と送り速度を上げて、要求される高品質の仕上げを実現しながら、より高速な表面映像を実行することができました」とオコナー氏は言います。 「特にマスターズマシンのような大量生産工場では、エンドブラシを使用してサイクルタイムを短縮できることも重要です。」と彼は付け加えました。 「私たちは何千もの注文を完了しているので、部品ごとにサイクル時間を 20 ～ 30 秒短縮できれば、信じられないほどのコスト削減が可能になります。」

高密度セラミック設計により、工具寿命も延長されます。

「エンドブラシの性能は非常に優れており、非常に長い寿命が得られています」とオコナー氏は語った。 「以前は、300 ～ 400 個の部品を使用した後でスポット ドリルを交換する必要がありました。今では、1 つのエンド ブラシで 2,500 個の部品を使用するジョブ全体を実行しています。」

さらに、専用装置により摩耗補正の自動化が可能です。 これは、電子制御を使用して駆動モーターの負荷を監視し、ブラッシングツールの位置を調整して比較的一定の圧力を維持することで実現されます。

オコナー氏は、摩耗を自動的に補正するマクロ「摩耗方程式」を作成し、エンドブラシが耐用年数の終わりに達するとアラームをトリガーします。 その結果、この工場は「オペレーターの入力なしで非常に長時間の生産を実現できる」と同氏は語った。

マスターズマシンは、他の用途にも新しいセラミックエンドブラシの使用を開始しました。 旋削部品に加えて、この大量生産工場ではフライス加工作業も提供しており、さまざまな形状やサイズに対応できます。

「仕上げとバリ取りに関しては、限界はありません」とオコナー氏は言う。 「エンドブラシは、それぞれの用途に非常に適応性があります。機械工場は基本的に、その創造性によってのみ制限されます。」

Masters Machine Co. の詳細については、https://www.mastersmachine.com にアクセスするか、207-529-5191 までお電話ください。

Brush Research Manufacturing の詳細については、brushresearch.com にアクセスするか、323-261-2193 までお電話ください。

私達と接続