技術スポットライト: ハードターニングシステム

Hembrug Mikroturn 100 旋盤での超硬絞りダイスのハードターニング。 ヘンブルグ工作機械

炭化タングステン工具は、金型業界だけでなく、打ち抜き、絞り、押し出しの用途でも使用されています。 この工具は非常に耐摩耗性が高く、複雑な輪郭を特徴とすることが多く、形状や表面仕上げの最高の要件が求められます。

これらのワークピースは機械加工が難しいため、従来はダイヤモンド砥石を使用した研削によって成形されてきました。 しかし、メーカーはコストを削減し、品質を向上させ、セットアップ時間を最小限に抑えることが課題となっているため、高精度のハードターニングが検討されています。

高精度旋削加工は非常に柔軟なプロセスです。 セットアップと切り替えが簡単で、同じクランプで ID 操作と OD 操作を組み合わせることができます。 高い金属除去率の達成も可能です。

複雑な輪郭はプログラムされ、CNC スライド位置決めを使用してハードターニング用に特別に設計された機械で生産されます。

研削中、いくつかの複雑な形状を持つワークピースを完了するには複数のセットアップが必要になることがよくあります。 各輪郭を仕上げるには特定のホイール形状が必要であり、ホイールの交換が必要になります。 ロットサイズが小さい場合、これにより生産時間が大幅に長くなります。

動的剛性が高く正確な旋盤とダイヤモンド刃先交換式インサート工具を組み合わせることで、超硬工具を仕上げるための柔軟な製造プロセスが可能になりました。 タングステンカーバイドを研削と同じ精度までうまく回転させるには、機械と工具の最適化が鍵となります。

炭化タングステンは 80 HRC の硬度を持つことができます。 たとえば、焼き入れ鋼の範囲は 58 ～ 65 HRC です。 この材料を従来の旋盤で回転させると振動が発生します。これは、これらの機械には通常最小限の機械減衰特性があるためです。

材料をワークピースから引き離すために必要な高い切削抵抗は、焼入れ鋼よりも炭化タングステンの方が高くなります。 これらのより高い切削抵抗により、ガイドウェイとスピンドルベアリングに大きな押し戻し圧力が発生します。 従来の旋盤は必ずしもこれらの力に対処できるように設計されておらず、超硬はもちろんのこと硬化鋼を切削する場合でも、ガイドウェイの早期摩耗が発生する可能性があります。 これにより、部品のサイズ、形状精度、表面仕上げを保持する能力が低下し、工具の摩耗が増加します。

Hembrug Machine Tools (オランダ、ハールレム) は、スペインの機械グループ Danobat の一部であり、高精度のハードターニングマシンの製造を専門としています。 また、サブミクロンの精度が必要とされる非常に厳しい公差のタングステンカーバイドワークピースの旋削加工における豊富なプロセス経験も持っています。

50 年以上前、同社は従来の旋盤製造方法から脱却し、静圧スライド ベアリングとスピンドル ベアリングを開発しました。

この絞りダイスは、従来の研削プロセスが 8 時間かかっていたのに対し、30 分以内に作成され、同様の精度の結果が得られました。

この社内技術は、同社のマイクロターン機械のスライドウェイとスピンドルベアリングの両方に適用されています。

この技術は、速度に関係なく減衰特性を提供し、工具先端の振動を最小限に抑えるために必要な動的剛性を生み出します。 同社によれば、これらの特性は良好な表面仕上げの完全性と長い工具寿命に不可欠です。 可動機械要素間に金属間の接触がないため、摩耗のないプラットフォームが実現します。

この設計と構造は、天然御影石の機械ベースと合わせて、従来の精密旋盤に比べて投資コストが高くなります。 ただし、その利点は、工具寿命が長くなり、必要な機械調整の回数が少なくなり、安定性による一貫した部品間の反復精度が得られることです。 また、メーカーによれば、ワークピースの品質は研削公差と同等です。

これらの必須の機械要件に加えて、最適化された工具も使用する必要があります。