ピンチターンを活用する

ピンチ ターンの基本原理は、カットに 2 つのツールを入れることができるということなので、それができない場合はピンチ ターンはできません。 ピンチ旋削に必要なのは、二重タレット機械であることは明らかです。 エリオット松浦 カナダ

2 つのツールは 1 つよりも優れていますか? それは、ピンチターンに興味のある多くのショップが自問するかもしれない質問です。 しかし、答えは単純に「はい」か「いいえ」ではありません。 ピンチ回しは複雑に聞こえるかもしれませんが、適切な仕様を設定すれば、この作業を簡単かつ効果的に行うことができ、サイクルタイムをほぼ半分に短縮できます。

この操作では基本的に 2 つのツールがパーツに同時にアクセスできます。1 つは上部のスピンドルでまっすぐに下降し、もう 1 つは下部のタレットで斜めに入力します。 ツールは互い違いに配置されており、2 番目のツールはわずかにオフセットされた Z 軸位置に来ます。

たとえば、通常の OD パスでは、単一パス中に切込み深さ (DOC) が 2 つの工具間で分割されます。 最初のツールは 0.05 インチの位置に配置されます。 DOC、一方、2 番目の千鳥状ツール (Z 方向に 0.125 インチのオフセット) は 0.1 インチに設定されます。 博士。 機械は一度に 2 つのパスを実行するため、サイクル時間は実質的に半分に短縮されます。

ロードアイランド州ノースキングスタウンのヘキサゴン・マニュファクチャリング・インテリジェンスの北米販売担当ディレクター、ニック・ゼンティル氏は、「ピンチ旋回の目標は、より速く進み、同じ時間内により多くの材料を取り出すことだけだ」と語る。たわみを最小限に抑えます。

工具が部品の片側を切断する場合、特に長くて細い部品の場合、曲がる危険性があります。 ただし、2 つの力が両側を押すため、変形のリスクを軽減できます。」

メーカーによっては、ピンチ回転とバランス回転という用語を同じ意味で使用していることがあります。 これら 2 つのプロセスは同様に機能しますが、両者の間には若干の違いがあります。 ピンチ旋削では部品を係合させるために 2 つの工具が必要ですが、バランス旋削では上部スピンドルと下部タレットが互いから正確に 180 度で部品に係合する必要があります。

「バランス旋削を使用すると、工具は切削プロセス中に部品の真反対側にかかる工具の受動的な力を均等にすることができます」と、ペンシルバニア州ラトローブのケナメタル社旋削部門シニア グローバル製品マネージャー、ロバート カイルマン氏は述べています。一方、旋削加工では、スピンドルとタレットを 180 度離す必要がないため、受動的な力の均等化という同じ利点はありませんが、高い金属除去率が必要な用途には適用できます。共有 DOC を使用して材料を 2 倍の速さで除去できるため、機械のコスト効率が大幅に向上します。特定の機械要件を備えたバランス旋削は、薄肉部品や長い部品で特に有益です。安定性に欠ける。」

ほとんどの場合、バランス旋削では、上部と下部の工具が同じ DOC で同じプロファイルを同時に切削する必要があります。 両方の工具は基本的に同じ Z 軸にあり、ツールパスは 2 つの工具間で分割されるため、送り速度をほぼ 2 倍にすることができます。 ピンチ回転では、送り速度ではなく DOC が 2 倍になります。

ピンチ旋削をデュアルツール操作と混同しないでください。 荒加工と穴あけ作業などの場合、2 つの工具で部品を切削できる場合もありますが、ピンチ旋削では工具間のある程度の同期が必要です。

ピンチ回転とバランス回転の違いはわずかですが重要であり、多くのメーカーがこの用語を同じ意味で使用していますが、先に進む前に機械が実行する正確な動作を理解することが重要です。 一般に、ピンチ旋削では 2 つの異なる切削方法を適用できます。

バランス旋削では、上部と下部の工具が同じ DOC で同じプロファイルを同時に切削する必要があります。 両方の工具は基本的に同じ Z 軸にあり、ツールパスは 2 つの工具間で分割されるため、送り速度をほぼ 2 倍にすることができます。 ピンチ回転では、送り速度ではなく DOC が 2 倍になります。 ESPRIT/Hexagon マニュファクチャリング インテリジェンス

デュアルツール操作。デュアル工具操作では、ピンチ旋削プロセス中に両方の工具が同じ操作を実行し、同じタイプのインサートを使用します。 たとえば、荒加工側では、2 つの荒加工インサートを互いにわずかにオフセットして使用し、互い違いにパスを実行して、より大きな DOC を可能にします。

オンタリオ州バーリントンにある YG-1 カナダ、南北アメリカ向け刃先交換式インサートの製品管理ディレクターである Jan Andersson 氏は、「これは 2 つの方法のうち、実際には簡単な方法です」と述べています。 「大きな DOC を 2 つのチップに分割するのは比較的簡単です。この方法では、上部タレットと下部タレットの間で適切な同期を確保することも重要です。ただし、注意しなければならないことの 1 つは、挟み込む余裕がないため、切りくず処理です。切りくず処理の問題で曲がる。」

このプロセスの利点は、プロセスから 1 つのパスが削除されるため、実質的に DOC を 2 倍にできることです。

「このアプローチにより、サイクル時間の短縮は素晴らしいものになります」と彼は言いました。 「ピンチ旋削は、荒加工と仕上げ加工のようなものよりも、デュアル荒加工ステージでの方がはるかにメリットがあります。しかし、ピンチ旋削を行うほとんどのメーカーは必ずしも 2 つの荒加工インサートを使用しているわけではなく、代わりに 1 つの荒加工と 1 つの仕上げ加工を望んでいるように見えます。」

荒加工～仕上げ加工。 最初のチップが荒加工用で、2 番目のチップが仕上げ用であるピンチ旋削では、独自の課題があり、通常、表面仕上げの要件が特に高くない場合にのみ使用されます。 仕上げ操作の場合、生成される表面仕上げは送り速度とノーズ半径に直接関係します。 したがって、必要な表面仕上げを実現するには、ほとんどの場合、送り速度を下げる必要があります。

「切りくず制御は、材料の弾性との関連で切りくず面積 (DOC x 送り速度) によって定義されます」と Andersson 氏は述べています。 「送り速度が低いと、切りくず面積が小さくなり、その結果、荒加工用チップの切りくず制御ができなくなる可能性があります。また、荒加工用チップの送り速度を上げることもできません。そうすることで、もはやピンチ旋削ではなく、異種旋削となります。メーカーがこの種のピンチ旋削を行う場合、切りくず処理は常に大きな問題となります。これを回避する唯一の方法は、送りをある程度低く抑えることができるチップを使用することです。 「フィニッシャーのフィードレートに合わせてラフのレートを調整する必要があります。それでも、それは困難になる可能性があります。」

このピンチ旋削方法では、送り速度が表面仕上げ要件を満たしている満足のいく媒体を見つけることが重要です。 標準の二重荒加工または二重仕上げ方法よりも少し多くの計算が必要です。

すべての機械工場にピンチターン機能があるわけではありません。 そして、そうする人にとって、それは努力の価値のない気の遠くなるような手術のように思えるかもしれません。 ただし、これを行う人にとっては、生産性が大幅に向上します。 ピンチターンを効果的に行うには、これらの操作を最大限に活用するためにいくつかのことに留意してください。

マシンの要件。 「ピンチ旋削の最も明白な要件の 1 つは、ダブルタレット機械です」と、オンタリオ州オークビルにあるエリオット マツウラ カナダ社旋削製品マネージャーのケビン スミス氏は述べています。 「ピンチ ターニングの基本原則は、切削に 2 つの工具を入れることができるということです。したがって、それができない場合は、ピンチ ターンはできません。ピンチ ターニングは、長い間スイス式の機械で実行されてきました。しかし、実際には、荒仕上げ-仕上げピンチ旋削方法にのみ適用されます。」

機械自体には、上部タレットと下部タレット、上部スピンドルとタレット、さらには下部タレットとライブ B 軸を搭載することができ、今日の複合加工機械で見られるような旋削加工に使用できます。

より大きなDOCのバランスを保ちながら、より低い送り速度で切りくず処理を維持する適切なチップを選択することが重要です。 YG-1 カナダ

この操作は同期がすべてであるため、上部タレットと下部タレットが単一のエンコーダに従うことを可能にする M コードを通じてマシンの制御が同期をサポートできることを確認することが重要です。

「上にスピンドル、下にタレットを備えたフライスターン機械がますます市場に浸透するにつれ、ピンチ旋削と同時加工を実行できる工場がさらに増えるでしょう」とカイルマン氏は述べた。

Keilmann 氏は、ハードストップ機能を備えた機械を使用すると、工具の破損に伴う問題を防ぐことができると付け加えました。 たとえば、荒加工と仕上げ加工のピンチターン操作で重荒加工を行う場合、工具が破損する可能性があり、ハードストップがないと、高負荷と DOC の増加により仕上げ工具も損傷する可能性があります。

切断に関する考慮事項。切断を考慮する際に最初に始めることの 1 つは、素材の種類です。 ピンチ回転はほとんどの材料に使用できますが、一部の材料は他の材料よりも難しい場合があります。

「材料によっては、あまりにも強く押しすぎると、単に働きが強くなり、最終的には壊滅的な状況に陥るというものがあります」とスミス氏は言う。 「15-5 PH [ステンレス鋼] や 13-8 Mo [ステンレス鋼] のような材料は、おそらく 4140 鋼ほどピンチ旋削には適していません。」

ガム状の材料は、特に切りくずの流れの問題により、ピンチ旋削の際に課題となる場合があります。 ほとんどの場合、低炭素鋼のようなゴム状の柔らかい材料では、切りくず処理を行うのが困難な場合があります。

「真後ろに来る工具に向かって切りくずが部品の周りに巻きつき始めると、その切りくずが再切断される可能性があります」とアンダーソン氏は述べた。 「したがって、それは常に困難です。切りくずは、すぐ後ろにあるインサートから落とす必要があります。ピンチターンする必要があるコンポーネントのほとんどは、長くて細く、一般に低炭素鋼です。したがって、それを方程式の一部にする必要があります」 。」

チップブレーカを使用すると、切りくず領域を管理し、切りくず制御を維持できます。 しかし、アンダーソン氏は、ピンチ旋回では常にチップブレーキングが重要ではなく、チップステアリングが重要であると指摘しました。

ピンチ旋削を成功させるには、第 2 刃先から離れていく切りくずの流れを見つけることが重要です。

切りくず制御を維持しながら、より大きな DOC とより低い送り速度を可能にするいくつかのツールが利用可能です。

ピンチターンを検討しているショップは、CAM システムの機能がピンチターンをサポートしていることを確認する必要があります。 ESPRIT/Hexagon マニュファクチャリング インテリジェンス

「適切なインサートの形状、スタイル、サイズに関連して必要な DOC を考慮している限り、問題はないはずです」と Keilmann 氏は言います。 「たとえば、V スタイルはピンチ旋削の第一選択ではありませんが、80 度のダイヤモンド形状を備えた C スタイルのインサートの方が安定しており、より良い結果が得られます。」

荒加工と仕上げ加工の方法に関して、ケイルマン氏は、適切な切りくず処理能力と切りくず処理には正しい形状が不可欠であると指摘しました。

「ピンチターンで本当に考慮する必要があるのは、方向性の力です。基本的に必要なのは、動作のバランスをとる 2 つの相反する力です」とアンダーソン氏は言います。 「軸方向の力を増やし、半径方向の力を減らすと、自然に安定性が増し、ピンチ旋削が容易になります。工具を選択する際には、できるだけ 90 度に近い旋削インサートを使用することをお勧めします。 「たとえば、リード角が大きい場合、インサートのバッククリアランスを大きくしたい場合があります。リード角が小さいということは、ほとんどすべての力が部品自体に沿ってかかることを意味するため、自然な安定性も得られます。」

ピンチ ターンは安定したプロセスになる傾向がありますが、それでもセットアップには非常に厳しい場合があります。

プロセス中に、方向の力と、軸方向の力を最大化し、半径方向の力を最小限に抑える方法を考慮することが重要です。

プログラミングパラメータ。ピンチ旋削では、プログラミングが従来の旋削よりも少し複雑になる可能性があります。 より少ないプログラマーがより多くのマシンを担当するようになると、複雑さが増し、店舗がこの操作を引き受けることが非現実的になる可能性があります。 また、力を制御する必要があるため、成功するにはかなりのプロセスの最適化が必要です。

初めてのユーザーにとっては気が遠くなり、時間がかかるかもしれませんが、得られるメリットは大きいです。

Hexagon の Zentil 氏は、一部のショップが遭遇するハードルの 1 つは、パーツを扱う際の 2 つのタレット間のプログラミングの同期であると指摘しました。

一部の CAM システムには、この種の機能が組み込まれており、ユーザーが 2 つのタレットを選択し、2 番目のタレットにピンチ ターンの千鳥距離値を入力して、2 次ツールが前ツールの後ろに確実に追従するようにすることができます。 ただし、すべての CAM システムにこの機能があるわけではありません。 手動プログラミングはより詳細な場合があり、同じシミュレーションが利用できないため、かなりの計算が必要になります。

「重要なのは同期です」とスミス氏は言う。 「CAM システムはそれをサポートする必要があり、一時停止標識として機能する待機コードを挿入できる必要があります。マシンが一方のツールが他方のツールよりも先に進む地点に到達すると、待機コードを読み取り、他のタレットが来て同じ場所に位置決めするため、両方の工具が同時に出発します。ほとんどの CAM システムにはその機能があります。そして確かにピンチ旋削を検討しているすべての工場は、その特徴と機能をチェックする必要があります。 CAM システムがピンチ回転操作をサポートしているかどうかを確認します。」

副編集長の Lindsay Luminoso には、[email protected] で連絡できます。

エリオット松浦、www.elliottmachinery.com

Hexagon Manufacturing Intelligence、www.hexagonmi.com

ケナメタル、www.kennametal.com

YG-1、www.yg1.ca