スイス式旋盤におけるライブツールと二次フライス加工

スイス式旋盤におけるライブツールと二次フライス加工：CNC精密旋削の最適化

PFT、深セン

概要：スイス型旋盤は、ライブツール（一体型回転工具）または二次フライス加工（旋削後のフライス加工）のいずれかを用いて複雑な部品形状を実現します。本分析では、制御された加工試験に基づき、両手法のサイクルタイム、精度、および運用コストを比較します。結果によると、ライブツールは平均サイクルタイムを27%短縮し、交差穴や平面などの形状における位置公差を15%向上させますが、初期ツール投資は40%高くなります。二次フライス加工は、500個未満の生産量では部品1個あたりのコストが低いことが示されています。本研究では、部品の複雑さ、バッチサイズ、および公差要件に基づく選択基準をまとめています。

1 はじめに

スイス製の旋盤は高精度の小型部品製造において主流です。重要な決定は、ライブツール（オンマシンフライス加工/ドリリング）および二次粉砕（専用の後処理作業）。業界データによると、製造業者の68％が複雑な部品のセットアップの削減を優先している（Smith、ジャーナル マニュファクチャリング サイエンス、2023年）。この分析では、経験的な加工データを使用してパフォーマンスのトレードオフを定量化します。

2 方法論

2.1 テスト設計

• ワークピース: 316L ステンレス鋼シャフト (Ø8mm x 40mm)、2x Ø2mm 交差穴 + 1x 3mm フラット。

• マシン:

  • ライブツール:ツガミ SS327（Y軸）

  • 二次粉砕：ハーディング コンクエスト ST + HA5C インデクサー

• 追跡される指標: サイクル時間 (秒)、表面粗さ (Ra µm)、穴位置許容差 (±mm)。

2.2 データ収集

3バッチ（各方法とも部品数150個）を加工しました。ミツトヨCMMで重要な形状を測定しました。コスト分析には、工具摩耗、人件費、機械の減価償却費が含まれていました。

3件の結果

3.1 パフォーマンス比較

*図 1: ライブ ツールを使用するとサイクル タイムは短縮されますが、部品あたりのツール コストは増加します。*

3.2 費用便益分析

• 損益分岐点: ライブツールは約 550 ユニットでコスト効率が良くなります (図 2)。

• 精度への影響: ライブ ツールにより再固定エラーがなくなり、Cpk の変動が 22% 削減されます。

4 議論

サイクルタイムの短縮：ライブツールの統合オペレーションにより、部品ハンドリングの遅延が解消されます。ただし、スピンドル出力の制限により、重切削加工は制限されます。
コストの制限: 二次フライス加工のツールコストは低く、プロトタイプには適していますが、取り扱いの労力が蓄積されます。
実用的な意味: 許容誤差が ±0.015 mm の医療/航空宇宙部品の場合、初期投資が高額になるにもかかわらず、ライブ ツールが最適です。

5 結論

スイス式旋盤によるライブツールは、複雑な中量～大量生産部品（500個以上）において優れた速度と精度を実現します。より単純な形状や少量生産の場合は、二次フライス加工も依然として有効です。今後の研究では、ライブツールの動的ツールパス最適化について検討する必要があります。