２０１５年度難削材加工実践

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ありさよどぎみ
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1 1/ 2017 年度雇用創出実践事業 ( 有 ) 小林製作所実践型地域雇用創造事業 Ⅳ 雇用創出実践メニュー Ⅰ 雇用創出実践事業 (1) ものづくり企業の技術情報共有発信事業実践支援員 : 柏内清美

2 2 雇用創出実践事業とは (1) ものづくり企業の技術情報共有発信事業 2/ イ事業内容地域に集積する金属加工業に於いて雇用の拡大と地域のブランド化に資する事業に取り組む具体的に今後成長が見込まれる難削材加工分野への進出をサポート難削材加工技術情報及び異なる金属特性に応じた加工マニュアルを作成し地域企業工業高等専門学校に公開する

3 2-2 難削材加工実践の目的 3/ 今後成長が期待される航空化学医療等に活用される複合材料高硬度鋼高融点材料等難削材と呼ばれる金属について 1 切削加工技術者を育成する 2 新たな市場ニッチ商品進出への支援 3 受注増及び販路拡大につなげる加工分野への進出をサポートする 4 金属加工により製作した試作品を展示会等で PR することで技術力を発信する

4 3 難削材のピラミッドとは 4/ 1 被削性ステンレス鋼 2 加工条件の巾 3 工具寿命ステンレス鋼の加工技術 = 超耐熱合金等への進出のパスポート!

5 4 難削材加工実践に当り 5/ < 新市場ニッチ分野進出への足掛かり > ステンレスメタルクラスター航空医療新市場ニッチ分野加工技術データ共有マニュアル化成長が見込まれる分野へ進出のサポートステンレス加工固有技術難削材エリア雇用の拡大と地域のブランド化

6 5 産学官加工実践検討会実施 4/27 6/ 狙い : 1 実践に向けた情報共有化 2 日程及び加工分析内容と狙い

7 2017 年度 : 市内企業 3 社の紹介 7/ 企業名材料仕様加工予定月各社の狙い課題工法本山合金製作所アロイ C22 ( ハステロイ ) 8 月正面フライス加工生産性とソリ対策久米精工 SKH51 ( ハイス焼入 ) 7 月細穴加工焼入れ後の加工 ( 有 ) 小林製作所 SUS316L 6 月細穴加工高圧クーラント効果

8 5 事前検討内容 5/9 8/ 日時 5/9( 火 )11:00~12:00 小林製作所内参加者津山高専 : 萩野先生 ( 有 ) 小林製作所 : 西崎課長津山市地域雇用創造協議会柏内内容 1 加工実験内容の確認 2 必要工具部材の選定と手配 3 加工実践日程案について 6/2( 金 ) 10:00~12:00

9 5 高圧クーラントの狙い 9/ 冷却効果 : 刃先の長寿命化切りくずの分断力 : 詰り防止 0.7Mpa 7.0Mpa 高速高送りで生産性 UP が可能? センタースルー例 SUS304 外径旋削例 1Mpa 7Mpa 14Mpa 20Mpa

10 6 実践設備外観 6/2 10/

11 6 実践風景 6/2 11/

12 7 工具について : 三菱日立ツール 12/ 第 1 マージン 1 2 第 2 マージン

13 7 工具について : 不二越 13/

14 7 工具外観仕様比較 14/ 日立 15D 1 不二越 15D 7 日立 15D 1 不二越 15D 7 外観すくい面側刃先オイルホール : 大オイルホール : 小マージン側マージン形状ダブルマージンシングルマージン特徴刃先付近から W マージン大きなオイルホール日立 > 不二越切りくずの分断性切りくずの排出性先端角 140

15 8 オイルホール対応治具について 15/

16 8 クーラント圧の違い圧力 :3.0Mpa 16/ 圧力 :0.7Mpa 圧力 :7.0Mpa 懸念事項 : 高圧力 7.0Mpa によりドリルの折損振れ

17 8 実践設備と穴あけ 6/2 17/ Φ 本で実験 (15D 20D 30D)

18 8 条件表 : 推奨条件との比較 18/ 工具メーカードリル仕様速度 (m/min) 送り量 (mm/rev) ステップフィード有無クーラント圧 (Mpa) 加工本数生産性 ( 予測 ) 日立 15WHMB0100-TH 1 推奨条件 Mpa 以下 :1D 1.5Mpa 以上 30WHMB0100-TH 実験条件 ~ 0.04 無 0.7~ 倍 2 推奨条件 Mpa 以下 :1D 1.5Mpa 以上不二越 AQDEXOH15D0100 実験条件 ~ 0.03 無 0.7~ 倍 3 推奨条件 Mpa 以下 : 0.1~0.5D 1.5Mpa 以上 AQDEXOH20D0100 実験条件無 0.7~ 倍 4 推奨条件 Mpa 以下 : 0.1~0.5D 1.5Mpa 以上実験条件無 0.7~ 倍予測 : 生産性 2~3 倍周速 :30m/min 16 本穴あけ評価 ( 切りくず刃先写真比較 )

19 8 実験での条件表案 19/ 実験工具メーカードリル仕様速度 (m/min) 送り量 (mm/rev) 加工径加工長 (mm) クーラント圧 (Mpa) ステップフィード止まり穴数 ( 本 ) 備考ドリル交換スタブドリル Φ 日立 15WHMB0100-TH Φ 無 16 交換交換 5 30WHMB0100-TH 0.03 Φ 交換不二越 AQDEXOH15D 交換 AQDEXOH20D0100 Φ 交換 11 周速 :30m/min 各条件毎に 16 本穴あけ評価 ( 切りくず刃先写真比較 )

20 8 実験の現場風景 20/

21 8 実験条件と結果 21/ 工具メーカードリル仕様速度 (m/min) 送り量 (mm/rev) 加工径加工長 (mm) クーラント圧 (Mpa) ステップフィード加工穴数 ( 本 ) 備考スタブドリル Φ 日立 15WHMB0100-TH Φ 無 16 〇 2 ( 同一 ) ( 同一 ) ( 交換 ) WHMB0100-TH 0.03 Φ 折損不二越 AQDEXOH15D ( 同一 ) ( 同一 ) AQDEXOH20D0100 Φ 折損〇速度 :30m/min クーラント圧と送り量で比較した

22 8 クーラント圧比較 : 日立 ( 速度 30m/min 送り 0.02 mm /rev) 0.7Mpa( 深さ 10 mm ) 3.0Mpa( 深さ 10 mm ) 7.0Mpa 22/ 切りくず連続 : 長い細かく切りくずが細かくなるクーラント圧効果 : 大穴入口全て良好穴断面深さ 10mm パイロット穴 2.0 mm ノンステップ加工全て曲り無し

23 8 クーラント圧比較 : 不二越 ( 速度 30m/min 送り 0.02/rev) 0.7Mpa 3.0Mpa 7.0Mpa 23/ 切りくず穴入口微細化切りくずが細かくなるクーラント圧効果 : 大全て良好穴断面深さ 10mm パイロット穴 2.0 mm ノンステップ加工全て曲り無し

24 8 考察 1:SUS316L 24/ 1 クーラント圧を高圧にすることで切りくずが微細化した日立 15WHMB0100 不二越 AQDEXOH 15D 2 不二越は標準圧 0.7 Mpa でも微細化した 0.7 Mpa 7.0 Mpa < 要因として > オイルホールの違い大きさ : 日立 > 不二越クーラント効果として穴径が細い方が有利クーラント圧 UP ブレーカー効果高い < マージン形状差 > W> シングルシングルマージンが良

25 8 考察 2: 穴の観察評価 ( クーラント圧 7.0Mpa 速度 30m/min) 25/ 送り mm/ min 穴入口穴断面日立 15D 16 穴日立 30D 5 穴折損 < 観察結果 > クーラント圧の差異に関係なく曲り無し日立 30D 16 穴 0.02 不二越 20D 16 穴 0.02

26 8 クーラント圧 7.0Mpa 速度 30m/min: 刃先の評価 26/ メーカー送り mm/ min 切りくず穴入口外観すくい面側マージン側刃先刃先 2 日立 15D 穴日立 30D 5 穴折損穴折損切りくず詰まり日立 30D 穴不二越 20D 16 穴 0.02 未測定

27 8 考察 3: 刃先の観察評価 1 加工後の刃先 27/ 日立 15 30WHMB Mpa 16 穴 15D 送り 0.04 mm /min 16 穴 30D 送り 0.02 mm /min < 外観結果 > 大きな損傷なし

28 8 狙い : 高圧クーラントによる生産性向上工具メーカー日立ドリル仕様 15WHMB0100-TH 周速 (m/rev) 送り量 (mm/rev) ステップフィード有無クーラント圧 (Mpa) 1 推奨条件有 (1.5Mpa 以下 ) WHMB0100-TH 加工本数 28/ 生産性 ( 予測 ) 実験条件 ~0.04 無 0.7~ 倍 2 推奨条件有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 実験条件 ~0.03 無 0.7~ 倍不二越 AQDEXOH15D 推奨条件有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 実験条件無 0.7~ 倍 AQDEXOH20D 推奨条件有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 実験条件無 0.7~ 倍予測 : 生産性 2 倍周速 :30m/min 16 本穴あけ評価 ( 切りくず刃先写真比較 )

29 8 考察 4: 推奨条件との生産性比較実績 29/ 工具メーカードリル仕様周速 (m/rev) 送り量 (mm/rev) ステップフィード有無クーラント圧 (Mpa) ステップ時間 (sec) 加工時間 (sec/ 本 ) 1 日立 15WHMB0100-TH 有 0.7 1D 生産性予測 ( 倍 ) 推奨条件無 A 実験実験条件無 7.0 無 (2.09) WHMB0100-TH 推奨条件無 0.7 1D (34.59) 折損 /5 本 B 実験 C 実験 2 不二越実験条件無 (8.36) (4.1) 実験条件無 7.0 無 (12.54) (2.75 倍 ) AQDEXOH15D0100 推奨条件無 ~0.5D (10.3) AQDEXOH20D0100 実験条件無 7.0 無 (3.75) (2.75) 推奨条件無 ~0.5D 20.6 実績実験条件無 7.0 無実績 : ステップフィード無 :11.53sec/ 有 4.18sec/ 無 10 mm当り生産性 :2.75 倍

30 8 考察 4: 日立送り量 2~3 倍 A B 実験 116 穴加工 OK 2 切りくずも同等の大きさ 30/ 0.02mm /rev 0.03mm /rev 0.04mm /rev 3 切りくずの排出評価 : 15D: 30D: 折損 1 切りくず詰りが確認出来た 2 更に穴あけすると折損の可能性有 3 穴入口にバリを確認穴径拡大の懸念あり 15D: ドリル仕様周速 (m/rev) 送り量 (mm/rev) ステップフィードクーラント圧 (Mpa) 日推奨条件有 (1D) 1.5 以下生産性 ( 予測 ) 立実験推奨条件無倍

31 8 考察 4-1: 日立 30D 送り量 0.02 mm /rev 31/ 116 穴加工 OK 速度 :30m/min 2 切りくずは微細化する送り 0.02 mm /rev 7.0Mpa ノンステップ加工 3 切りくずの排出は改善する評価 : 1 刃先の損傷無し長い工具寿命が見込める 2 穴の断面形状曲り無し 3 ネジレ溝高圧で切りくずが分断している

8 考察 4-2: 不二越 20D 送り量 0.02 mm /rev 32 116 穴加工 OK 速度 :30m/min 2 切りくずは微細化する送り 0.

32 8 考察 4-2: 不二越 20D 送り量 0.02 mm /rev 穴加工 OK 速度 :30m/min 2 切りくずは微細化する送り 0.02 mm /rev 7.0Mpa ノンステップ加工 3 穴加工評価 : 1 刃先の損傷無し長い工具寿命が見込める 2 穴の断面形状曲り無し 3 安全性について 1/2 本が折損した信頼性がやや低い

33 9 成果 1: 生産性向上推奨条件比 33/ 生産性評価周速 :30m/min 16 本穴あけ評価 ( 切りくず刃先写真比較 ) 1 高圧クーラント効果 :7Mpa の圧力で切りくずの微細化詰り防止が可能 2 ステップフィード無しで穴あけ可能生産性効果 :2.75 倍実験により明らかになったメーカードリル仕様周速 (m/rev) 送り量 (mm/rev) ステップフィードクーラント圧 (Mpa) 日立 :15 30D メーカー推奨条件有 (1D) 1.5 以下生産性 ( 予測 ) WHMB0100-TH 実験推奨条件無倍メーカードリル仕様周速 (m/rev) 送り量 (mm/rev) ステップフィードクーラント圧 (Mpa) 生産性 ( 予測 ) 不二越 :15 20D メーカー推奨条件有 (0.1~0.5D) 1.5 以下 AQDEXOH20D0100 実験推奨条件無倍工具メーカー比較 1 不二越 20D 30m/min 送り 0.02 mm /rev ノンステップ加工で 1 本目折損 2 本目は支障なく穴あけが出来た 1/2 本の折損を踏まえると日立ツールに優位性があると考えられるダブルマージン構造による工具剛性及び直進性が高いことが影響している

9 成果 2: 高圧クーラント効果と切りくず 34/ 1 日立ドリルの信頼性についてオイルホール大ダブルマージン 0.7 Mpa 日立 15WHMB0100 速度 :30m/min 送り 0.02 mm /rev ステップフィード無より高圧クーラントにも対応可能? 工具の剛性直進安定性が高い切りくずの状態送り量 :0.02 0.

34 9 成果 2: 高圧クーラント効果と切りくず 34/ 1 日立ドリルの信頼性についてオイルホール大ダブルマージン 0.7 Mpa 日立 15WHMB0100 速度 :30m/min 送り 0.02 mm /rev ステップフィード無より高圧クーラントにも対応可能? 工具の剛性直進安定性が高い切りくずの状態送り量 : mm /rev と 2 倍に UP した場合クーラント圧 7.0Mpa で 0.7Mpa と同等の切りくず長さを実現 7.0 Mpa 送り 0.02 mm /rev ステップフィード無 0.03 mm /rev 30D: 折損送り 0.04 mm /rev ステップフィード無 15D 条件 * 不二越 20D で折損を踏まえると三菱日立ツールのドリルに優位性あり

35 9 標準化 : 高圧クーラントの導入に向けて 1 クーラント効果 : 切りくず高圧クーラント 7.0Mpa 35/ 0.7Mpa-0.02 mm /rev 0.02mm /rev 0.03mm /rev 0.04mm /rev 評価 : 15D: 15D: 30D: 折損 15D: ~ 高圧クーラント化に向けて :< 生産性向上 > < 例 1> クーラント圧 :7.0Mpa 15Mpa 切りくずの状態予測 :3 2 に細かくなる? 周速 (m/rev) 送り量 (mm/rev) ステップフィードクーラント圧 (Mpa) 切りくず予測日実績無立予測無生産性向上求められる品質を踏まえ重要な設備仕様選択項目の一つ!

36 10 受託契約 / 高専大学連携について 36/ H27 年度 H28 年度 H29 年度津山高専機械工学科萩野助教 H27/10 月 ~H28/2 月末 H28/6 月 ~H29/2 月末 H29/6 月 ~H29/8 月末 H29/8 月末中止九州大学名誉教授鬼鞍先生 6/16~6/17 指導及び現場視察ガンドリル工法小径深穴加工のポイント東京大学生産技術研究所千葉実験所臼杵研究室萩野特任助教 H29/9 月移籍新規契約 H29/10 月 ~H30/2 月末 * 臼杵研究室 : 萩野博士 ( 工学 ) との受託契約により継続支援頂く!

37 11 設備仕様 37/ 使用機械マシニングセンタ 1 メーカ名 Mazak 2 型式 INTEGREX j 主軸電動機 (kw) 主軸回転数 ( 最高 min-1) 主軸端 ( 呼び番号 ) 軸受内径 (mm) チャック径スピンドルスルークーラント (Mpa) 切削液の種類各軸移動量 (mm) 早送り速度 (mm/min) 主軸 Ac7.5kw ミル主軸 Ac5.5kw 主軸 5000rpm ミル主軸 12000rpm JIS Az-6 Φ110 mm 8 インチ油圧チャック 0.7~7.0Mpa 電解水希釈水溶性 X 軸 450 mm Y 軸 200 mm (±100 mm ) Z 軸 1066 mm B 軸 -30 ~190 C 軸 360 X Y Z 軸 mm /min W 軸 8000 mm /min C 軸 555rpm

標準在庫品 DIN 332 Form R (R タイプ ) Ø1.~Ø1 インサートタイプ : NC233 / K2F TiAIN フューチュラナノトップコーティング NC574 / P4 Helica, 8インサート用 DIN 332 Form A+B (A+B タイプ ) Ø1.~Ø1 DIN

標準在庫品 DIN 332 Form R (R タイプ ) Ø1.~Ø1 インサートタイプ : NC233 / K2F TiAIN フューチュラナノトップコーティング NC574 / P4 Helica, 8インサート用 DIN 332 Form A+B (A+B タイプ ) Ø1.~Ø1 DIN インサート式センタードリル >> 特徴 Features i-center は Nine9のトレードマークであり世界初のインサート式センタードリルです ( 特許取得済 ) Nine9の i-center はインサート式を採用することよって皆様の加工工程を大幅に改善致します世界初のインサート式センタードリルですセンタ穴加工におけるツールセットと加工時間を短縮します長寿命により刃具のコストダウンに貢献します