２０１５年度難削材加工実践

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 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

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

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!

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

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

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

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

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

6 実践設備外観 6/2 10/

6 実践風景 6/2 11/

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

7 工具について : 不二越 13/

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

8 オイルホール対応治具について 15/

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

8 実践設備と穴あけ 6/2 17/ Φ1.0 16 本で実験 (15D 20D 30D)

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 30.0 0.02 1.5Mpa 以下 :1D 1.5Mpa 以上 30WHMB0100-TH 実験条件 30.0 0.02~ 0.04 無 0.7~7.0 16 2 倍 2 推奨条件 30.0 0.02 1.5Mpa 以下 :1D 1.5Mpa 以上 不二越 AQDEXOH15D0100 実験条件 30.0 0.02~ 0.03 無 0.7~7.0 16 1.5 倍 3 推奨条件 25.0 0.01 1.5Mpa 以下 : 0.1~0.5D 1.5Mpa 以上 AQDEXOH20D0100 実験条件 30.0 0.02 無 0.7~7.0 16 2.4 倍 4 推奨条件 20.0 0.01 1.5Mpa 以下 : 0.1~0.5D 1.5Mpa 以上 実験条件 30.0 0.02 無 0.7~7.0 16 3.0 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 )

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 5.0 0.08 Φ1.0 2.0 0.7 1 日立 15WHMB0100-TH 30.0 0.02 Φ1.0 10.0 0.7 無 16 交換 2 3.0 3 7.0 4 0.04 交換 5 30WHMB0100-TH 0.03 Φ1.0 20.0 交換 6 0.02 7 不二越 AQDEXOH15D0100 0.7 交換 8 3.0 9 7.0 10 AQDEXOH20D0100 Φ1.0 15.0 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 )

8 実験の現場風景 20/

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 5.0 0.08 Φ1.0 2.0 0.7 1 日立 15WHMB0100-TH 30.0 0.02 Φ1.0 10.0 0.7 無 16 〇 2 ( 同一 ) 3.0 3 ( 同一 ) 7.0 4 ( 交換 ) 0.04 5 30WHMB0100-TH 0.03 Φ1.0 20.0 5 折損 6 0.02 16 7 不二越 AQDEXOH15D0100 0.7 8 ( 同一 ) 3.0 9 ( 同一 ) 7.0 10 AQDEXOH20D0100 Φ1.0 15.0 1 折損 11 16 〇 速度 :30m/min クーラント圧と送り量で比較した

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

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

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

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 0.04 0.03 < 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

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 0.04 16 穴 日立 30D 5 穴折損 0.03 5 穴折損 切りくず詰まり 日立 30D 0.02 16 穴 不二越 20D 16 穴 0.02 未測定

8 考察 3: 刃先の観察評価 1 加工後の刃先 27/ 日立 15 30WHMB0100 7.0Mpa 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

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 30.0 0.02 有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 30WHMB0100-TH 加工本数 28/ 生産性 ( 予測 ) 実験条件 30.0 0.02~0.04 無 0.7~7.0 16 2 倍 2 推奨条件 30.0 0.02 有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 実験条件 30.0 0.02~0.03 無 0.7~7.0 16 1.5 倍 不二越 AQDEXOH15D0100 3 推奨条件 25.0 0.01 有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 実験条件 30.0 0.02 無 0.7~7.0 16 2.0 倍 AQDEXOH20D0100 4 推奨条件 20.0 0.01 有 (1.5Mpa 以下 ) 0.7 実験条件 30.0 0.02 無 0.7~7.0 16 2.0 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 )

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 30.0 0.02 有 0.7 1D 11.53 生産性予測 ( 倍 ) 推奨条件 30.0 0.02 無 7.0-4.18 2.75 A 実験 実験条件 30.0 0.04 無 7.0 無 (2.09) 5.5 30WHMB0100-TH 推奨条件 30.0 0.02 無 0.7 1D (34.59) 折損 /5 本 B 実験 C 実験 2 不二越 実験条件 30.0 0.03 無 7.0 - (8.36) (4.1) 実験条件 30.0 0.02 無 7.0 無 (12.54) (2.75 倍 ) AQDEXOH15D0100 推奨条件 25.0 0.01 無 0.7 0.1~0.5D (10.3) AQDEXOH20D0100 実験条件 30.0 0.02 無 7.0 無 (3.75) (2.75) 推奨条件 20.0 0.01 無 0.7 0.1~0.5D 20.6 実績 実験条件 30.0 0.02 無 7.0 無 7.5 2.75 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

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 30.0 0.02 有 (1D) 1.5 以下 生産性 ( 予測 ) 立実験推奨条件 30.0 0.02 無 7.0 2.75 倍

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 0.02 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

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 30.0 0.02 有 (1D) 1.5 以下 生産性 ( 予測 ) WHMB0100-TH 実験推奨条件 30.0 0.02 無 7.0 2.75 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 30.0 0.01 有 (0.1~0.5D) 1.5 以下 AQDEXOH20D0100 実験推奨条件 30.0 0.02 無 7.0 2.75 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 0.04 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

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 1 2 3 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 30.0 0.04 無 7.0 3 立予測 30.0 0.04 無 15.0 2 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!

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!

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-200 3 4 5 6 7 8 9 10 11 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 40000 mm /min W 軸 8000 mm /min C 軸 555rpm