マシニングセンタはどのようにしてツールホルダを正しく選択すればよいでしょうか?

精密マシニング センターと高度な切削工具を組み合わせることで、優れた金属切削の生産性を実現できます。 工具ホルダは切削工具と工作機械主軸間の重要なインターフェースとして、高い生産性を実現するために重要です。 では、生産ニーズに最適なツールホルダーをどのように選択、適用、保守すればよいのでしょうか?
01 ツールホルダーの選択に影響を与えるワークの要素
ツール ホルダーの選択に影響を与える要因には、各加工における被削材の被削性と最終部品の構成が含まれます。これにより、特定のプロファイルや機能を実現するために必要なツール ホルダーのサイズが決まります。 ハンドルは、オペレータのミスの可能性を最小限に抑えるために、できるだけシンプルで使いやすいものである必要があります。
工作機械の基本コンポーネントは重要な役割を果たします。リニアガイドを備えた高速工作機械は、高速用途向けに設計されたツールホルダーを最大限に活用し、箱溝を備えた工作機械は重切削加工をサポートします。 マルチタスク工作機械は、旋削加工とフライス加工/穴あけ加工のプロセスを同時に完了できます。
加工戦略に応じてツールホルダーを選択することもできます。 たとえば、高速切削 (HSC) プロセスや高性能切削 (HPC) アプリケーションの生産性を最大化するために、工場ではさまざまな切削工具を選択します。 前者には浅い切込み深さの HHS が含まれますが、後者は十分な出力を備えながら速度が制限された工作機械でより高い金属除去率を生み出すことに重点を置いています。
再現性のある半径方向の振れが低いため、一定量の工具のかみ合いが保証され、それによって振動が低減され、工具の寿命が最大化されます。 バランスは非常に重要であり、高品質のツールホルダーは G2、5-25000 rpm (1 g. mm) で正確な動的バランスを達成する必要があります。 加工工場は、実際の状況に基づいて、経済的に効率的な方法で生産ニーズを満たすことができるツール ホルダー システムを決定するか、ツール サプライヤーに相談できます。
02 各タイプのハンドルは特定のプロセス要件を満たす必要があります
単純な側面固定タイプ、ジャケットタイプ、熱収縮タイプ、機械式、油圧式など、ツールハンドルは特定のプロセス要件を満たす必要があります。
スプリング コレットと交換可能なスリーブは、最も一般的に使用される円形ツール ホルダー技術です。 経済効率の高い ER は、さまざまなサイズと十分なクランプ力を提供し、信頼性の高い軽フライス加工および穴あけ加工を実現します。 高精度 ER ジャケット付きツールホルダはラジアル振れが少ない (<5 µ m at the tool tip) and a symmetrical design that can be balanced for high-speed processes, while the reinforced type can be used for heavy-duty machining. The ER tool holder is easy to quickly convert and can adapt to various tool diameters.
熱膨張ツールハンドルは、3xDμmの同心度と優れた動的バランス質量により、強力なクランプ力を提供します。 コンパクトなハンドル設計により、扱いにくい部品の機能に簡単にアクセスできます。
強化されたツールホルダーは中～重切削加工を実行できますが、クランプ力はツールホルダーとツールホルダーの内径公差に依存します。 熱膨張切削工具は特別な加熱装置を購入する必要があり、加熱/冷却プロセスには単にジャケットを交換するよりも多くの設置時間が必要です。
メカニカルミーリングチャックは、複数列の針状ころ軸受により強力なクランプ力と高いラジアル剛性を提供します。 この設計では、重切削加工と迅速な工具交換を実現できますが、振れはジャケット システムよりも大きくなる可能性があります。 メカニカル チャックのサイズは通常、他のタイプのツール ホルダーよりも大きいため、特定の部品フィーチャに到達するツールの能力が制限される場合があります。
油圧を利用してクランプ力を発生させる油圧チャックは、メカニカルチャックに比べて内部部品が少なく、比較的スリムな外観となります。 油圧チャックのラジアル振れは比較的低く、高いスピンドル速度で効果的に穴の拡張、穴あけ、軽フライス加工を行うことができますが、大きなラジアル荷重に敏感です。
03 スピンドルまたは円錐端がトルク伝達能力と工具の位置合わせ精度を決定します
切削工具を工具ホルダに固定する方法と同様に重要なのは、工具ホルダを工作機械の主軸に取り付ける方法です。 従来の BT、DIN、CAT ツールのシャンク テーパーは小型の工作機械に適していますが、高速加工では制限される場合があります。 ツールハンドルのテーパと端面に両側から接触するモデルは、特にオーバーハングが大きい場合に、より高い剛性と精度が得られます。 より大きなトルクを確実に伝達するには、より大きなテーパーサイズが必要です。 たとえば、HSK-E32 ツールホルダは重切削加工において HSK-A125A を置き換えることはできません。
ハンドルのテーパー形状の選択は通常、地域によって異なります。 -1990 年代中期、5- 軸工作機械の人気が高まり、ドイツで HSK が台頭し始めたのもこの時期でした。 CAT ツール ホルダーは主に米国で使用されていますが、アジアでは BT ツール ホルダーが非常に人気があり、両面コーン/エンド コンタクトを備えたモデルがよくあります。
HSK は通常、5- 軸の加工に使用されます。 PSC (Polygonal Clamping System: Capto) および KM 接続は、主に ISO 規格を使用した複合加工工作機械に使用されます。 KM と Capto はどちらもモジュール式システムで、延長ロッドまたは短縮ロッドを組み合わせて特定の長さのツールを組み立てることができます。 複合加工工作機械の人気の高まりに伴い、旋削、フライス加工、穴あけなどの加工を 1 回のクランプ プロセスで実現できるツール ホルダーの人気が高まっています。
04 まとめ
加工工場は、加工システムにおけるツール ホルダーの重要性を重視し、生産性を向上させコストを削減するために、特定の工作機械、加工戦略、およびワークピースに適切なツール ホルダーを正しく適合させる方法を理解する必要があります。
将来の技術的改良はハンドル自体に限定されなくなります。 工具管理のためのソフトウェアと RFID タグの使用は、データ駆動型製造の不可欠な要素であり、ますます一般的になりつつあります。 ツール ホルダー技術の進歩には、ツール ホルダーにかかる力をリアルタイムで監視できるセンサーが装備されたツール ホルダーが含まれます。 収集されたデータにより、オペレータは加工プロセス中に加工パラメータを調整でき、機械制御ユニットに接続された人工知能 (AI) を通じて自動的に調整することもできます。 これらの技術とその他の新技術により、加工工程におけるツールホルダーの生産貢献価値がさらに高まります。