工具メーカーは新たな穴あけ需要に対応

人類最古の製造方法の 1 つである穴のあけ加工は、現在、より硬質な新素材、部品の複雑さの増大、構成部品のさらなる小型化、サイクル時間の短縮などの急速な進歩によって課題にさらされています。 これまではかなり日常的な手順であったものですが、現在では、より強力な基材、より優れた (場合によってはカスタマイズされた) コーティングを備えた工具、さらには改良された形状や特殊な設計が求められています。

重要な用途におけるより強力で軽量なコンポーネントの必要性により、従来とは異なる材料の使用が促進されています。 これらには、新しい特殊鋼、新しい合金、セラミック、複合材料、ガラスが含まれます。 機械加工や貫通が難しいため、非常に厳しい公差と良好な表面仕上げが必要な部品によく使用されます。

テネシー州フランクリンの Horn USA Inc. のトレーニングおよび技術スペシャリストである Edwin Tonne 氏は、チタンやオーステナイト系ステンレス鋼グレードなどの材料にドリルで穴を開ける際の問題点をいくつか明らかにしています。 「問題は最初から始まり、材料に食い込むためにより多くの努力が必要となり、その結果、推力が高くなる傾向にあります」と彼は言いました。 「さらに、これらの素材は頻繁にドリルを締め付けてきれいに切断できず、ドリルの摩耗が通常よりも早くなります。 問題は、単に硬さだけではなく、材料の靭性に起因します。 プラスチックなどの他の材料の一部はより硬く、それが独自の問題を引き起こします。」

テキサス州アーリントンのイスカル メタルズ社で掘削を担当する国家製品スペシャリストであるクレイグ ユーイング氏は、複合材料とセラミックに固有の困難について説明しました。 「非従来型材料の主な課題は、より高い性能とより長い工具寿命の両方のバランスをとる必要があることです。 多くの場合、これは超硬のグレードと刃先の処理によって決まります。 セラミックスと複合材料には 2 つの課題があります。 非常に摩耗性が高いため、工具寿命に悪影響を及ぼします。 複合材料は、正しい形状がないと層間剥離やほつれが発生する傾向もあります。」

たとえば、イスカルには 10 種類の標準形状がありますが、特殊なデザインの作成が求められることもよくあります。 「追加のソリューションでは、ダイヤモンドチップインサートまたはダイヤモンド状コーティングを使用します。これにより、工具寿命が向上し、コーティングされた超硬のコスト効率の高い代替品となり得ます。」とユーイング氏は述べています。

硬い材料を切断する場合、熱は大敵です。 ミシガン州トロイのセコ・ツールズLLCの穴あけ加工製品マネージャー、マンフレッド・レンツ氏によると、これは精度に影響を与えるだけでなく、工具寿命を大幅に短縮する。「高温合金などの金属では、構成刃先が問題になる」と述べた。 。 「そのため、高温に耐え、蓄積された刃先を軽減または除去できる鋭い刃先とコーティングが不可欠です。 複合材料に関する主な問題は、刃先が磨耗して裂け目が生じる可能性がある摩耗です。 ここでの解決策は、特別に配合されたコーティングまたは PCD チップ付きドリルで刃先を鋭く保つことです。」

イリノイ州シャンバーグの三菱マテリアル USA Corp. の応用医療専門家である David Maunu 氏は、より硬質で非伝統的な材料によってもたらされる経済的考慮事項について指摘しました。 「世界市場に存在する競争を考慮すると、工具メーカーにとっての大きな課題の 1 つは、複数の材料で再現性と信頼性を備えて実行できる標準工具を開発する必要があることです」と彼は言いました。 「メーカーは多くの場合に特殊な工具を必要としますが、経済状況により、さまざまな材料で適切に動作し、満足のいく結果をもたらし、妥当な寿命を達成できる製品の必要性が決まります。」

性能基準には、適切な切りくず処理を行うための正しい形状が含まれている必要がある、と同氏は指摘しました。 「複合材料に求められる特殊なドリルは、特別に配合された基材と複数のコーティングを必要とするため、より高価になります。 可能な場合は標準化されたドリルを、必要に応じて特殊なユニットを組み合わせることで、メーカーと顧客はコストを平均化し、より優れた経済的パフォーマンスを達成できます。」

より小さな直径の穴に対する要件は、スイス式の機械で作られる最小の部品から航空機エンジンなどの最大の部品に至るまで、製造業全体にわたって急増しています。 単にドリルの折損を避けるだけでなく、公差や仕上げも大きなポイントとなります。 この問題の解決策はツールをはるかに超えており、最適化された要素の組み合わせが必要です。