tomakichiコラム

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工具の欠損トラブルと対策について

2021.09.30

工具の再研磨

工具寿命の方程式について

工具の損傷には欠損型と摩耗型があります。
欠損型や、その中でも特に刃先の欠落などは突発的なものであり、予測はできません。

しかし、工具の寿命はほとんどの場合摩耗型の損傷で決まります。
そのため、摩耗型の損傷が起こるまでの時間を予測することは、非常に重要です。
これは、生産コストの向上に繋がります。

摩耗型の損傷の程度を決める要素は、クレータの深さと逃げ面摩耗の幅の大きさです。
前者をＫＴ，後者をＶＢとします。

切削速度Ｖと寿命時間Ｔには、以下のような関係があります。

Ｖ×Ｔ（n乗）=Ｃ
ここでのnとCは、工具と被削材の関係で決定する定数です。
これを、寿命方程式と呼んでおり、テーラによる実験で証明されています。

以上が、寿命方程式についてでした。

工具の寿命を向上させる方法について

工具は、「切削振動」あるいは「ビビリ」が原因で

寿命が短くなったり、折れたり、加工面が悪くなったりしてしまいます。

これらは、刃物や機械、工具軌跡に工夫を施すという方法以外にも、

ホルダの見直しによって大幅に改善できる場合があります。

ホルダで必要な工夫は以下の2つです。

1つ目は、ホルダ自身からの振動の発生を防ぐことです。
具体的には、ボールベアリングからプレートペアリングに変更しましょう。
後者は、摩擦係数が小さいコーティングが施されています。
これを採用することで、面接触になり、誰が締め付けても同じ精度になります。
また、ボール変形がなく、切削時の振動を防げます。
ボールベアリングのデメリットをカバーできるのです。

2つ目は、切削振動が刃物から伝わって共鳴することを防ぐことです。
具体的な対策方法は2つあります。

1.締め付けをしっかりと行うこと
これを行うための最も代表的な技術は焼きばめですが、マイクロ振動までは防げません。
そこで生まれたアイデアが2つ目の対策方法です。

2.防振機能を持たせるというアイデア
この機能を持たせるためには、油圧チャックにしたり、ダンパーを採用したりするなどの方法が挙げられます。

共鳴を防ぐことで、面粗度の向上や、耐久性の向上などにも繋がります。
この時、ホルダの基本性能が高いことが前提条件になるため、ご自身のホルダを確認しましょう。

ここでいう「ホルダの基本性能」とは下記のような項目が該当します。
・テーパ当たり
・振れ精度
・剛性
・把握力
・バランシング
・耐久性

このようなホルダを採用し、工夫をすることで、機械や刃物は同じであっても、工具の寿命の改善に繋がるのです。
それだけでなく、加工条件を上げられるため、高硬度材を削れたりします。
加工条件を倍に上げられると、加工時間も大幅に短縮できます。
そのため、作業そのものの効率もアップします。