加工条件の教育方法 -なぜ加工条件は遅くなっていくのか-
ふと気づいた。リピート品の加工条件が遅い。
今まで5分で加工できていたものが、8分ほどかかって加工時間が伸びている。
然るべき理由があって加工条件が遅くなっているのであれば仕方がないが、根拠なく条件がおとされているのがほとんどである。
加工条件を遅くする根拠なき3選
1. 刃物が折れたので遅くした
2. 寸法がでなかった
3. 早すぎると思った
いずれも本質的ではない。
1. 刃物が折れたので遅くした
加工条件があまりにも早すぎて折れるであれば以前はどのように加工していたのかと思わなかっただろうか。とにかく刃物が折れると根拠なく遅くしてしまう担当者は多い。少し遅くすれば折れなくなるわけではない。条件があっていないから折れるのである。それとも他に理由がないかしっかりと考えるべきである。クーラントはしっかりかかっているか。治具はいたんでいないか。クランプはしっかりできているか。切りくずは上手く掃けているか。など、加工条件以外にもたくさんあるはずだ。
2. 寸法がでなかった
これもまったく根拠がない。なぜ寸法が外れたのかじっくり考える必要がある。補正以外にも、１．で述べたようなクーラント、クランプ、治具の精度。他にも今までと変化点がないか調べるべきである。
3. 早すぎると思った
これはヤバすぎる。完全に個人の主観である。加工条件を普段からなんとなくこれぐらいでと決めつけている担当者に多い。マシニングであればキリの良いF100とか200。旋盤だとf0.05とか0.1。理由はなく今までこれでできていたので問題がないと思っている。
加工条件の教育はされない
加工条件の決め方について教育されているところはほとんどない。なかなか、コレ！と決めることができない理由がある。
１． 製品によって条件は異なる
製品によっては剛性があるもの、ないものがある。剛性があれば加工条件をあげられるがないものはビビったりするのであげられないことがある。一概にこの条件で加工すれば間違いないというものはないのである。
２． 万能な計算式はない
加工条件にこの時にはこの計算式でというものはない。あるとしても、周速は○○、一刃あたりの送りは△△である。これですべてが加工できれば良いのだが先ほど述べた製品によって異なるし、精度・粗さなどによっては変更しなくてはならない。万能な計算式は存在しない。
加工条件の教育
推奨条件を刃物ごとで決めるとよい。カタログの条件をベースにしても良いし、量産で攻めた条件にしてもよい。工具置き場の棚の見えるところに条件を張っておけばそれがベースになっていく。担当者はそれを初期条件とすれば経験値となってこれでも加工ができるのだとなっていく。
なぜ外観検査は厳しくなっていくのか
部品加工をしていると客先から納品したものにキズがあるという不良連絡が一度や二度の経験があるのではないでしょうか。
よく見ると小さなキズがついているが寸法や粗さも厳しいところではない。機能上は問題ないが外観上よくないからNG判定とのこと。
こうなると大変である。
加工者は発生対策のため仕上げ工程が増えたり、クランプ力を弱くして加工条件が遅くなる。また、図面に書いていないので分からないから図面に落とし込んでくれや限度見本を作製してほしいなどと言いだす。
さらに、検査でキズが見つけられるように専任の外観検査員を配置。ルーペや拡大鏡、マイクロスコープに内視鏡などなど客先が使用しているものを揃えていく。
ｘ2、ｘ4、ｘ10・・・と増えていき、終いにはｘ100、ｘ200で確認したりしだす。外観検査員が鬼と化していく。
客先の検査員には機能は関係ない。イレギュラーに対して判断はしない。
「キズがあるので問題がないか設計者に確認しましたか。確認してください。」
ここで言う、設計者は客先の設計者である。大きな会社とやり取りするほどこのような話を聞く。横のつながりは一切ない。機能が問題になるかではなく、キズがあるが問題がないか確認したかを確認してくる。そして、なぜこのキズは発生するのか対策してほしいと。「図面上問題ないと判断した」と伝えても確認してくださいである。検査員は見つけたイレギュラーに対して判断はしない。
設計者も判断できない。設計者にもまた客先がいる。
設計者にもお客さんがいるのは当然でそのお客さんがキズを見つければいい思いをするはずもない。目に見えるほどのキズになれば外観上よくない。当然である。
小さなキズの場合はどうか。これまた、お客さんが見つけたらと考えだすのである。機能上は問題ないが現に検査員が見つけているのである。自分で見えないようなキズでも心配になってきてしまうのである。外観の判断はとてもあいまいで良いかどうかも設計者にも分からないのである。
お客さんがNGと言っているからNGと言う。そこから始まる社内の悪循環。
社内の品証もお客さんがNGと言っている以上はOKと言えない。こんな小さなキズがNGと判断された。図面や機能は関係ない。でもNG。こうなるとそこから悪循環が始まる。
社内にはこんな小さなキズが客先でNGと判断された、十分に注意するように。とアナウンスされる。
そこからは想像通りで、加工者が判断に迷いこのキズはOKなのか？ここはクランプしていいのかと言い出し、品証に相談するとNGと判断される。そのものを流動したいので、設計者に連絡。ここからがまた大変で、写真をとりキズの深さはいくつか何個あるのか。一番深いキズの大きさは。などなどいろいろな問い合わせに対応する羽目になる。キズをマイクロスコープで画像に撮り、深さを粗さ計や形状測定器で測定して、これまた時間が鬼のようにかかる。
だれもOKと言えない。だから誰かが判断しなければいけない。
結局はだれも判断がつかず、何かあったときの責任も取りたくない。客先の設計者や検査員も社内の品証も気持ちは同じである。
小さなキズでもそのキズでユーザーからクレームが来るようであれば当然対策をとるべきで、発生対策や流出対策をしなければならない。どのような使用目的で、どのような機能かを十分に理解している人がいれば、その人がしっかりと責任をもち判断しなければならない。そうでなければ、コストばかりがかかり儲からないモノづくりをし続けることになるだろう。
最初の段階でいかに情報を引き出すかが重要
部品作製の依頼を受けた時にどのように使用されるのか。どこが重要で逆にどこが重要ではないか。この情報があるかないかで加工は大きく変わる。初めから外観が厳しいと分かれば工程や治具をそれなりに準備ができるし、加工時にも注意ができる。重要なことが分かっていればそれに注意すればよい。営業、技術などお客さんと接する人はしっかりと情報を引き出してほしい。
エンドミル たわみとの関係 突き出し・直径・材質
たわみ計算式
この式から分かること
たわみは、突き出しの3乗に比例
たわみは、直径の4乗に反比例
刃物は、突き出しを1mmでも短く、φ0.1mmでも太い物を...
先輩からよく言われた言葉です。理由は上記の式が物語っています。
仮にエンドミルφ3とφ6で直径が異なり、突き出しが同じ場合を比較すると、たわみは16倍も変わってきます。精度、切削面、工具寿命、びびりに差が出るのは明らかです。
したがって、少しでも突き出しを短く、工具は太い物を選択するのは超重要
ハイスより超硬...
ヤング率を比較すると
ハイス: 230GPa
超硬: 630Gpa
超硬を選択するだけで、ひずみをおよそ3割強も減らすことができます。
コーティング CVDとPVD
・ CVD：Chemical Vapor Deposition 化学蒸着法
・ PVD：Physical Vapor Deposition 物理蒸着法
CVD特徴
- PVDより密着力が優れている
- 膜厚 5～20μmと厚いため耐摩耗性が必要とされる粗加工に用いられる
PVD特徴
- 密着力 優れている
- 膜厚 0.5～5μmと薄いためシャープエッジとなり仕上げ加工に用いられる
- 高精度加工に向いている
※CVDのコーティングを使用して、切れ味が悪いなどと言ってはいないですか。PVDを試してみましょう。
コーティング材料
| コーティング材料 | 硬さ(HV) | |
| 記号 | 呼び | |
| TiN | 窒化チタン | 2500 |
| WC | 炭化タングステン | 2400 |
| Al2O3 | アルミナ | 2100 |
| SiC | 炭化ケイ素 | 2500 |
| TiC | 炭化チタン | 3200 |
*参考 硬さ(HV) CBN:4700, ダイヤモンド:8900
切削速度（周速）とは
・ 加工を大きく左右する条件の一つ
・ 周速とも呼ばれる
・ 工具寿命に大きく影響する
・ 旋盤orマシニング: [m/min], 研磨: [m/sec] で表す
計算式
切削速度V[m/min]は、直径D[mm], 回転数N[rpm]とすれば
V = π x D x N / 1000 「ブイ＝1000分のパイディーエヌ」
で表す。
単位まで含めて、これはしっかり覚えましょう。
ex. 直径100mm, 回転数500のとき切削速度V
V = 3.14 x 100[mm] x 500[rpm] / 1000
= 157[m/min]
上の例題ですと、157m/minなので１分あたり157m進む速さで切削しているということになります。想像しやすいように、分速を時速に直してみましょう。
1分あたりを1時間あたりに直します。
157m x 60 = 9420m
さらにkmに直して
157[m/min] = 9.42[km/h]
人が駆け足しているくらいの速さということが分かります。
以下、旋盤で使われる周速の例です。
| 切削速度 [m/min] |
時速 [km/h] |
どのくらい |
| 50 | 3 | ゆっくり徒歩 |
| 100 | 6 | 早歩き |
| 200 | 12 | 一般人のマラソン |
| 500 | 30 | 原付バイク |
| 1000 | 60 | 自動車 |
切削速度が及ぼす影響
切削速度は加工時間を左右するため可能な限り早くした方が良いと考えます。
しかしながら、切削速度は工具寿命に大きな影響をあたえます。
理由は切削速度を上げると摩擦が大きくなり、熱が発生し、その熱が刃物に大きなダメージを与えるからです。
そのため、各社コーティングや母材など開発しています。
