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クイックチェンジツールシャンクと八角形テーパーゼロ点ロケータがどのようにしてCNC旋盤のセットアップ時間を短縮するか

実際に旋盤で段取り時間がなくなる場所

ほとんどのショップはサイクルタイムを熱心に追跡していますが、CNC 旋盤の隠れた最大のコストが切削中に発生することはほとんどありません。これはジョブの合間に発生します。タレットの工具を再調整する必要があるとき、オペレーターがすべてのオフセットを再調整するとき、書類上では「生産中」と記載されている間、機械はアイドル状態のままです。少量バッチおよび多品種の作業では、切り替えに実際のチップ製造よりも 1 か月以上のスピンドル時間が費やされる可能性があります。

その遅延の物理的原因は、ほとんどの場合同じです。つまり、タレットや心押し台に直接ボルトで固定されたり、シムが取り付けられたり、クランプされたりする工具であり、再現可能な基準面はありません。削除するたびに完全な再測定が強制されます。このステップを削除するために、次の 2 つのハードウェア カテゴリが特に存在します。 モジュラーツールシャンク カッティングヘッドを取り付けインターフェースから分離し、 テーパー位置決めシステム これにより、治具またはツールブロック全体を取り外して、元の位置から数ミクロン以内に再取り付けできます。

セットアップ時間 再現性 バーフィーダーの稼働時間 多軸切替

クイックチェンジツールシャンクシリーズ：ヘッドとホルダーの分離

の背後にある中心的なアイデア クイックチェンジツールシャンクシリーズ 方法は簡単です。切削インサートは小さなヘッド ユニット内にあり、そのヘッド ユニットは、一致するダブテールまたは鋸歯状カップリングを介して固定ベース シャンクに配置され、1 本のクランプ ネジまたはレバーで固定されます。ベースシャンクがタレットポケットから離れることはありません。ヘッドアセンブリのみが可動します。

これは 3 つの実際的な理由から重要です。まず、ツールの高さと中心線のオフセットは、ベース シャンクで一度設定され、ヘッド交換のたびに保持されます。これは、オペレータが取り付けボルトをどれだけ強く締めるかに依存するのではなく、カップリングのジオメトリが厳しい公差で繰り返されるためです。第二に、インサート交換の際にホルダー全体をタレットから引き抜く必要がなくなり、再クロックや再直角化する必要がなくなりました。第三に、旋盤が別の作業を実行し続けている間に、摩耗アイテムと特殊な形状を機械から離れたベンチ上で事前に設定できます。

Quick change tool shank series head and base assembly

代表的なカップリング仕様

シャンク形式 カップリングの種類 再現性 典型的な使用例
角シャンク、16～32mm 鋸歯状面カップリング 0.005mm以内 一般旋削、小型～中型旋盤
丸シャンク、ボーリングバースタイル ロッキングカム付きダブテールスライド 0.003mm以内 内径ボーリング、深穴加工
ブロックマウント、VDI 互換 カービックスタイルラジアルカップリング 0.005mm以内 タレットベースターニングセンター

カップリングの形状は自動位置決めであるため、通常、ヘッド交換と検証カットにかかる時間は 2 分未満であるとオペレーターは報告します。これに対し、従来のボルトオン式ホルダーでは、後でダイヤル インジケーターのチェックが必要になるため、10 ～ 15 分かかります。

八角形テーパーのゼロ点ロケーター: ジオメトリが位置を保持する方法

クイックチェンジシャンクがツールヘッドの問題を解決する場合、 八角形テーパー原点位置決め器 治具とツールブロックの問題を解決します。位置決めピンは、円形テーパーの代わりに、対応する 8 面ソケットに装着する 8 面テーパー プロファイルを使用しています。特別な平面は 2 つの仕事を同時に行います。1 つの接触線に依存せずにラジアル荷重を伝達し、回転方向をロックするので、治具は同じ X-Y-Z 位置だけでなく、常に同じ時計位置に着地します。

ソケットの下にあるプルスタッドまたはドローバー機構は、テーパーが係合するときに下方および内側に引っ張り、ロックする前に八角形の面を完全に固定します。この機構はトルクに依存するのではなく、スプリングまたは油圧で作動するため、クランプ力はサイクルごとに一定です。これが、最初の数百回後には再現性が低下せず、数千回のロードおよびアンロードサイクルにわたって再現性が維持される本当の理由です。

Octagonal taper zero point locator front view

交戦シーケンス

治具プレート 八角ピン ソケットに下げられる テーパーシーティング 8 つの平面 回転を揃える ドローバープル スプリングまたは油圧 強制ロックソケット 再現可能なゼロ点
多面テーパーによる回転ロックにより、通常、旋盤で最もセットアップ時間のかかるステップである、フォローアップのダイヤルインジケータチェックを行わずに治具の交換と再ロードが可能になります。

ゼロ点ロケーター アクセサリ: 完全なクランプ ステーションの構築

単一のロケーター ソケットが単独で機能することはほとんどありません。ほとんどのショップは、次の製品群を使用してクランプ ステーションを構築します。 ゼロ点ロケータのアクセサリ そのため、その日にどの治具がロードされるかに関係なく、パレット、バイス、ソフトジョー、およびサブプレートはすべて同じゼロ点を参照できます。

Zero point locator accessory components

一般的なアクセサリのカテゴリ

  • マシンテーブル、サブプレート、トゥームストーン用のベースソケット
  • 特定の器具の厚さに合わせたサイズのプルスタッド
  • 手動、空圧、油圧作動ブロック
  • 切粉やクーラントの蓄積の上に治具を持ち上げるライザープレート
  • リロード前にテーパーソケットから切りくずを取り除くためのクリーニングツール
  • サイクルスタート信号が発せられる前に完全着座を確認する位置センサー

センサー カテゴリは、無人のシフトや参加者の少ないシフトでは特に注意を払う必要があります。ソケットが固定されているように見えても、1 つの平らな面の下に切りくずが閉じ込められている場合、治具がわずかではありますが実際の量だけ移動する可能性があり、これは精密な穴を削るのに十分な量です。着座確認センサーは、誤検出クランプで機械を動作させるのではなく、サイクルの開始を中断します。

これらのシステムを既存の旋盤セルに取り付ける

すでに工具リストが定義されている機械にモジュラー工具を後付けすることは、思っているよりも混乱が少ないです。これは、シャンクとロケーター システムの両方が、機械がすでに使用しているインターフェイス内に収まるように設計されているためです。クイックチェンジシャンクシリーズは通常、VDI および正方形ブロックの設置面積で提供されるため、機械を改造することなく既存のタレットポケットに収まります。ゼロ点ソケットは、治具がすでに使用しているのと同じボルトパターンで既存のサブプレートまたはテーブルにボルトで固定します。

互換性に関する質問がよく出る場所

機械の特徴 互換性の考慮事項
バーフィーダー付旋盤 サブスピンドル側のロケーターソケットはフィードチューブの移動経路をクリアする必要があります
HSKスピンドルツーリング シャンクカップリングはスピンドルテーパーとは独立しているため、両方を一緒に使用できます
Haas STシリーズ旋盤などのコンパクトターニングセンタ 薄型 VDI シャンク ヘッドにより、小型のエンベロープでのタレット クリアランスの競合が軽減されます。
サブスピンドル搬送動作 両方のスピンドルのゼロ点ソケットにより、搬送後の部品の向きが一定に保たれます

特にバーフィーダラインでは、その価値はさらに高まります。フィーダーにより、サイクルから手動での棒材の積み込みがすでに削除されています。クイック チェンジ ツールと組み合わせることで、アイドル時間の 2 番目の主な原因であるバー直径またはパーツ ファミリ間での再ツールを排除できます。複合的な効果として、単一のサイクル タイムが大幅に変更されるのではなく、シフトごとの完全停止が少なくなります。

シャンクレベルと治具レベルのモジュール性の選択

すべてのジョブが両方のシステムを同時に必要とするわけではありません。判断するには、床上で何が最も頻繁に変化するか、つまり切削工具自体、またはワークホールディングのセットアップ全体に注目するのが便利です。

シャンクシリーズを選択する場合

  • 同じパーツ ファミリ内でインサートと工具の形状が頻繁に変更される
  • ボーリングバーのリーチや直径は作業ごとに異なります
  • タレットのポケット数は限られており、工具密度を高める必要がある

ゼロ点ロケータを選択する場合

  • 治具、バイス、またはソフトジョーが関連のない部品番号間で交換される
  • 複数のマシンが同じ治具インベントリを共有する必要がある
  • フィクスチャのリロード後に最初の製品の検査時間を短縮する必要がある

2 つのシステムは同じ切り替えの異なる段階に対応するため、多くの多品種製造工場が最終的に両方を採用します。シャンクはツールレベルの交換を短縮し、ロケーターは治具レベルの交換を短縮し、これらを組み合わせることでオペレータがシフトごとに実行する必要がある手動のアライメントチェックの回数を減らします。

工具の寿命にわたって再現性を維持

再現性は機械的な主張であり、他の機械的な主張と同様、インターフェースが乱用されたり汚染されたりすると劣化します。いくつかの習慣により、これらのシステムが保持するように構築された許容範囲が維持されます。

  1. シフトチェンジ時だけでなく、リロードするたびにテーパー面やカップリングセレーションから切りくずやクーラントの残留物を取り除きます。
  2. 問題が発生した後だけではなく、一定のスケジュールでプルスタッドとクランプネジの摩耗を検査します。
  3. 刻み目を付けた面により接触形状が永続的に変更されるため、配置中にソケット面を横切って治具をドラッグすることは避けてください。
  4. 制御が許可する場合は着座力またはセンサー確認データをログに記録し、部品の故障を引き起こす前にクランプ力のゆっくりとしたドリフトを捕捉します。

これらのインターフェースを消耗品に隣接したものとして扱うショップは、インサートやクーラントフィルターと同じ日常的な注意を払うことを意味し、再現性の数値を数か月ではなく数年にわたって元の仕様に近づける傾向があります。

よくある質問

Q1: モジュラー ツールを追加するには、既存の CNC 旋盤プログラムを再プログラミングする必要がありますか?

一般的にはノーです。工具の長さとオフセットの値は、新しいベースシャンクまたは治具のゼロ点に対して一度設定され、プログラムはすでに使用した同じ工具番号またはワークオフセットを引き続き呼び出します。プログラム ロジックではなく、物理インターフェイスが変更されます。

Q2: 八角形テーパーロケーターが回転荷重下で位置を保持するにはどのくらいのクランプ力が必要ですか?

クランプ力は、単一の固定数値ではなく、治具の重量、部品の質量、予想される切削力に応じて決定されます。そのため、アクセサリの製品群全体に手動、空圧、油圧による作動オプションが存在します。サプライヤーまたはツーリングエンジニアは通常、そのステーションで予想される最も重い治具と最も積極的な荒加工パスに基づいてこのサイズを決定します。

Q3: クイックチェンジツールシャンクと原点ロケーターを同じ旋盤で同時に使用できますか?

はい。これらは、シャンクのタレット側とロケーターのテーブルまたはサブプレート側という、機械上の異なるインターフェイスに対応するため、両方のシステムを同時に実行する間に機械的な競合は発生しません。

Q4: これらのシステムを改造すると、すでに生産されている旋盤に破壊的な影響を及ぼしますか?

設置は通常、機械の元の取り付けパターン内で、ベースシャンクを既存のポケットにボルトで固定するか、ソケットを既存のサブプレートにボルトで固定することに限定されます。ダウンタイムは、マシンの再構築よりも通常のツールの交換に近いです。

Q5: ゼロ点ロケータにメンテナンスが必要であることを示す主な兆候は何ですか?

プログラムやオフセットが変更されていない場合でも、フィクスチャのリロード後に最初の部分の変動が徐々に増加するのは最も一般的な初期の兆候であり、通常は制御やプログラミングの問題ではなく、チップの汚染やテーパー面の摩耗に遡ります。

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