ボイドを掘削する

May 02, 2023

耐熱ステンレス鋼に深い穴を継続的に開けるのは、十分に困難な場合があります。 しかし、ワークピースをスピンキャストする場合、中心には精製プロセス中に作成されるさまざまな形状とサイズの空洞があるため、複雑さが増します。

MetalTek International が石油化学産業向けに機械加工を行っているスパンキャスト減速機について、Tim Geyer 氏は、「稲妻の形というのが、私が表現できる最良の表現です」と語った。

ウィスコンシン州ウォーキシャに本拠を置く同社は、加工製品のワンストップショップであると、機械工場の上級プロセスエンジニアで工具室とプログラミングのスーパーバイザーであるガイヤー氏は述べた。 MetalTek International は、機械加工サービスの提供に加えて、遠心鋳造、砂鋳造、インベストメント鋳造、および連続鋳造プロセスを使用してワークピースを製造します。 同社がワークピースを遠心鋳造する場合、液体金属が金型に注入され、金型が特定の rpm で回転します。

「それによってGが発生し、金型の周囲に純金属合金が強制的に形成され、不純物はすべて鋳物の内部に行き着くのです」と彼は言う。

ガイヤー氏によると、鋳造中に生じる空隙は幅約6.35～25.4mm（0.25インチ～1インチ）、深さ152.4mm～177.8mm（6インチ～7インチ）だという。 開けられた穴の直径は 74.93 mm (2.95 インチ)、深さは 203.2 mm (8 インチ) です。

MetalTek International には、熱処理施設と完全な化学実験室があります。 しかし、部品は熱処理される高温環境で動作するため、ステンレス鋼の減速機は熱処理されていないと同氏は述べた。 部品は焼きなましのために初期熱処理を受けますが、この処理により硬度は増加しません。 部品のきれいな外側の金属の硬度は 190 HB ですが、空洞はやや柔らかいですが、鋳造プロセスの結果としてそこに付着するスケールのため、摩耗性が高くなります。

同社は当初、4 つの切れ刃を備えたインサートを受け入れる刃先交換式インサートドリルを使用して穴を製造していましたが、実際の生産作業では、1 つの穴を作成するのに各インサートを 2 ～ 3 回割り出す必要があるとガイヤー氏は述べました。 インデックス作成に時間がかかったことに加えて、この部品は 1960 年代後半のワーナー & スウェイジーの自動チャッカー機械で加工されましたが、この機械は 1 つの軸内でのみ移動し、インデックス作成後にヘッドを前の位置に戻すリコール機能がありませんでした。工具が穴から引き抜かれました。 この制限は、機械がどこで停止したかを認識できないことを意味し、そのため、以前に穴あけした長さをエアカットするためのサイクル時間が増加しました。

「我々は乱暴な仕事をしているため、古いマシンの方が新しいマシンより良い結果をもたらす傾向にある」と彼は言う。

タンガロイ アメリカ社のセミナーに参加中に、ガイヤー氏はイリノイ州アーリントンハイツに本拠を置く工具メーカーの TungSix-Drill に興味を持ちました。その理由は、インサートの強度を向上させる 6 つの切れ刃を備えた両面チップ設計だからです。 さらに、ポケットの形状はドリルの中央ポケットと周辺ポケットの間で異なりました。 彼はまた、クーラントチャネルの形状にも惹かれ、クーラントがインサートの必要な面により効果的に供給されると述べました。

TungSix-Drill のインサートには、減速機部品の加工後に摩耗が見られます。 画像提供：MetalTek International

タンガロイアメリカの最高技術責任者であるケダール・バガス氏は、両面チップの片面は外周ポケット用で、もう片面は中央ポケット用であり、これによりブレーカを 2 つのポケットに合わせて最適化し、最高の切りくずを生成できると説明しました。 。 中心ポケットでの切削速度は中心軸に近づくにつれてゼロに近づくため、切りくず生成は外周チップによって生成される切りくずとは異なります。

「最も重要な点は、中央ポケットのインサートコーナー角が鈍角設計になっていることです。これによりインサートが強化され、インサートの破損が回避されます。」と彼は言いました。

バガス氏は、ドリルの2つの冷却剤チャネルは溝の形状に合わせてねじれており、より大きな切りくずのガレット領域を可能にしていると述べた。 さらに、チャネルの端には、クーラントをインサートに向けて切りくずを溝を通して穴から押し出すスロットがあります。

ガイヤー氏は、TungSix-Drill が MetalTek International が使用したドリルや他の切削工具メーカーのドリルとどのように比較されるかを判断するテストを実施しました。 別の工具メーカーからの 3 番目の工具は、元のドリルよりも優れた性能を発揮しましたが、約 27 m/min で動作する必要がありました。 (90平方フィートメートル)。 比較すると、TungSix-Drill は 52 m/min の切削速度で動作しました。 テスト中は（170 sfm）。 結果は、元のドリルが 30 m/min の切削速度で動作できることを示しました。 (100 sfm)、送り速度 25 mm/min。 (1 ipm)、スピンドル速度 129 rpm、穴あたりの動作時間 463 秒。 対照的に、TungSix-Drill は 51 mm/min の送り速度で動作しました。 （２ｉｐｍ）、スピンドル速度２２０ｒｐｍ、２４個の穴を生産する際の穴当たりの動作時間は２７３秒であった。

ドリルのコスト分析によると、元のドリルのドリル穴あたりのコストは 14.28 ドル、穴あたりの機械コストは 13.26 ドルで、穴あたりの総コストは 27.54 ドルでした。 一方、TungSix-Drill の場合、1 穴あたりのドリルのコストは 45 セント、1 穴あたりの機械コストは 7.80 ドルで、1 穴あたりの総コストは 8.25 ドルでした。 MetalTek International は、1,000 個の部品を使用するドリルをタンガロイ アメリカのドリルに切り替えることでコストを約 70% 削減しました。

「この作業の合計により、約 340 時間を節約できました」とガイヤー氏は言います。

彼はこのパートを半繰り返しの仕事だと説明した。

穴を開けた後、同社は超硬ボーリングバーを使用して中仕上げパスと仕上げパスを実行します。

コスト削減に加えて、TungSix-Drill による掘削作業の信頼性により、新入社員、特に 2 番シフトと 3 番シフトの従業員がプロセスを正しく実行できるという MetalTek International の自信が高まったとガイヤー氏は述べています。

「このドリルを使用できるようになったことで、インサートが切削の途中で爆発することはなく、インサートから何回切削できるかがわかったので、安心して作業を進めることができました」と彼は言いました。これらの部品を操作する経験の浅いオペレータでも、一晩中高品質の部品を製造することができます。」

適用される荷重 (通常は 500 kgf および 3,000 kgf) と、10 mm ボール圧子によって作成された永久印象の表面積に関係する数値。 ブリネル硬度は、加えられた荷重（kgf）をくぼみの表面積（mm2）で割った計算値です。 したがって、ブリネル硬度の単位は kgf/mm2 ですが、常に省略されます。

研削、ホーニング、ラッピング、超仕上げ、研磨に使用される物質。 例としては、さまざまな粒度のガーネット、エメリー、コランダム、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンドなどがあります。

金属の性質を持ち、少なくとも 1 つが金属である 2 つ以上の化学元素で構成される物質。

すでに開けられた穴または中抜きされた穴を拡大すること。 一般的に、一点旋盤タイプの工具を使用して、事前に開けた穴をツルーティングする作業です。 ボーリング加工は基本的に内径旋削加工であり、通常は 1 点の切削工具で内部形状を形成します。 一部の工具は、切削力のバランスをとるために 2 つの切れ刃を備えています。

切りくずがワークピースから剥がれるときに、切りくずを小さな破片に分割する溝またはその他の工具形状。 切りくずが長くなりすぎて制御が困難になったり、回転部品に引っかかったり、安全上の問題を引き起こすことを防ぐように設計されています。

鋳造された形状が固化するにつれて、鋳型の底部から連続的に引き出される鋳造技術。そのため、その長さは型の寸法によって決まりません。 主にビレット、ブルーム、インゴット、スラブ、チューブなどの半製品の製造に使用されます。

機械加工中に工具とワークピースの界面での温度上昇を軽減する液体です。 通常、可溶性または化学混合物（半合成、合成）などの液体の形をとりますが、加圧空気またはその他のガスの場合もあります。 水は多量の熱を吸収する能力があるため、冷却剤およびさまざまな切削コンパウンドの媒体として広く使用されており、水とコンパウンドの比率は加工作業によって異なります。 切削液を参照してください。 半合成切削液。 可溶性油切削液。 合成切削油。

切削界面における工具またはワークピースの表面の接線速度。 切削速度 (sfm) の計算式は、工具径 5 0.26 5 主軸回転速度 (rpm) です。 刃当たりの送り（fpt）の計算式は、テーブル送り（ipm）/刃数/主軸回転速度（rpm）です。 主軸回転速度（rpm）の計算式は、切削速度（sfm）×5×3.82/工具径となります。 テーブル送り (ipm) の計算式は、刃当たりの送り (ftp) × 工具溝数 × 5 主軸速度 (rpm) です。

切削中のワークに対する工具全体の位置の変化率。

硬度は、表面のへこみや摩耗に対する材料の耐性の尺度です。 硬さには絶対的な尺度はありません。 硬さを定量的に表現するために、試験の種類ごとに硬さを定義する独自の尺度が存在します。 静的方法で得られた押し込み硬さは、ブリネル、ロックウェル、ビッカース、ヌープの各試験によって測定されます。 くぼみのない硬度は、スクレスコープテストとして知られる動的方法で測定されます。

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