TEL
078-335-7573

テクノロジーニュース

スカイビングの進化-工作機械プロバイダーによる、最新の利点、技術、および考慮事項についての議論

2019.12.23  切削工具基礎

EMO 2019(ドイツ、ハノーバー)およびMotion + Power Technology 2019(ミシガン州デトロイト)は、ギアメーカーが利用できる最新かつ最高のスカイビングテクノロジーを紹介しました。 どちらのトレードショーでも、柔軟性、工具寿命、機械の稼働時間、スカイビングプロセスからもたらされる生産性の利点に関するニュースを提供するために、技術専門家がいるブースがいくつかありました。

Gleasonは、内歯車と外歯車用に異なるサイズのパワースカイビングマシンを提供しています。 (写真提供:Gleason)

Liebherrは、さまざまな切断プロセス用のマシンを提供しています

LiebherrはEMO 2019で新しいギアスカイビングマシンLK 280 DCを導入しました。この機械は、最大280 mmの外径または回転直径の部品を処理できます。 さまざまなプロセスを処理できるように、機械には12ステーションのツールチェンジャーが装備されています。

ドイツのLiebherr-Verzahntechnik GmbHのテクノロジーアプリケーション責任者であるOliver Winkel博士は、次のように述べています。 「スカイビングに加えて、機械は、旋削、穴あけ、フライス加工、測定プローブの取り扱いなど、他の切削プロセスにも対応しています。 これにより、顧客は、内部だけでなく外部のギアまたはシャフトに対しても、今明日のギア切削アプリケーションに柔軟に対応できます。」 Liebherrは、「FlexChamfer」と呼ばれる新しい面取りプロセスも導入しました。面取りユニットの6 NC軸を使用して、機械はエンドミルを移動し、特別な工具なしで内歯車のような複雑な輪郭でも簡単に面取りできます。 これは、ジョブショップや少量生産に特に役立ち、今日の正確な面取りのニーズに高い価値をもたらすと、Winkel氏は言います。

Liebherrのスカイビングテクノロジーは、中〜高バッチサイズの内歯歯車に適しています。 (写真提供:Liebherr)

Wenzel Gear Tech歯車測定機の買収により、LiebherrはLiebherr Open Connect IoTソリューションを完成させることができました。このソリューションでは、新しいGDE(Gear Data Exchange:ギアデータ交換)形式を使用して、歯車チェッカーと歯車切断機の間で測定データをやり取りします。 この透明でオープンな「クローズドループ」により、顧客は手動入力を最小限に抑え、マシンの稼働時間を最大化すると同時に、既存の工作機械(Liebherr製でない場合でも)を統合することができます。

工具と工作物の保持に関して、Winkel氏は、クランプ治具は非常に重要であり、テーブル回転に関する多かれ少なかれ「定常過程」である成形およびブローチ加工など、顧客が慣れているものとはしばしば完全に異なると言いました。

「スカイビングには、非常に高いテーブル回転数が必要であるため、動的な力ははるかに大きくなります。 クランプ治具の設計では、これに注意する必要があります。つまり、金型の価格が高くなります。 以前このような状況がありました。大きなモジュールの研削を生成する際に、顧客は長年実績のある、プロファイル研削に使用していた既存の治具の使用を希望しました」とWinkel氏は言いました。 Liebherrにとって、スカイビングの主な用途は、中〜高バッチサイズの内歯車の製造です。 成形では時間がかかる、ブローチ加工では高額である、もしくは幾何学的に不可能な場合はいつでも利用できます。

「産業用ギアボックスメーカー、建設または農業用機器メーカー、ジョブショップが最も利益を得る可能性があります。 しかし、衝突の輪郭(collision contour※2つのオブジェクト間の衝突を判定および表示または防止する方法および装置。 サイズ、方向、速度など、これら2つのオブジェクトの特定の特性が入力されます。 これらの特性に基づいて、最初のオブジェクトの周囲に衝突輪郭が生成されます。 いずれかまたは両方のオブジェクトが移動された場合、衝突輪郭は速度アウトラインに基づいて生成され、速度効果が考慮されます。 2番目のオブジェクトの中心点が衝突輪郭に含まれている場合、これら2つのオブジェクトは衝突しています。 それ以外の場合、2つのオブジェクトは衝突していません。 その後、結果はグラフィックディスプレイデバイスに表示されます。)や中量のアウトソーシングが登場するたびに、自動車業界でもアプリケーションの数が増えています。 これは、干渉輪郭のある外部ギアや、2つのギアの間に位置のあるスカイビングの場合に特に当てはまります」とWinkel氏は付け加えました。

ウィンケルは、中規模から大規模のロットサイズを持つすべての企業がギアスカイビングマシンを備えている必要があると考えています。 高い生産性レベルで外歯車および内歯車を機械加工する柔軟性は、現在および将来にとって非常に魅力的です。 エンジニアはギア設計に大きな可能性を見出しているため、この分野でのアプリケーションの増加を期待しています。 さらに、工具寿命とスカイビング技術に関する知識は改善され続けます。

詳細: Liebherr Gear Technology, Inc. Phone: (734) 429-6278 www.liebherr.com

MHIスーパースカイビング

高度に設計された最高の剛性と高度な高速スピンドル同期により、MSS300はMHIのスーパースカイビングツールの切削性能を最大限に活用します。 これらの3層ツールは、通常のピニオン型スカイビングツールと比較して、ツールの寿命を40〜300%改善しながら、サイクルタイムを最大40%短縮できます。

Motion + Power Expoで北米で最新の歯車研削盤ZE26Cが登場したため、MSS300を展示する余地はありませんでした。 ただし、3段のスーパースカイビングカッターを使用した外部ギアスカイビングは、MSS300に最近追加されたオプションです。

300スーパースカイビングマシンは、FEMおよびMBD分析を特徴としています。 (写真提供:Mitsubishi Heavy Industries America)

「ギアスカイビング、特にスーパースカイビングは、主に、従来は成形またはブローチ加工されていた内歯車に用途があります。 シェービングよりも速く、ブローチよりも遅いギアスカイビングにより、制御と効率が向上します。 これは、自動車業界、トラック業界、オフロード業界にとって有益です。 「クイックチェンジ」の概念は、農業機器メーカーや、高混合および低〜中容量の産業用途にも適用されます。 Mitsubishi Heavy Industries Americaの副社長であるDwight Smith氏は、次のように述べています。

3段構造のスーパースカイビングカッターの速度と大幅に改善された工具寿命の恩恵を受けるには、部品の面幅の端を超えてカッターが送れるようにワークホルダーを設計する必要があります。 高速性とプロセスダイナミクスのため、剛性とバランスも重要です。

Smith氏によると、スーパースカイビングツールには、従来のピニオンタイプのカッターに比べて3倍の切削ブレードがあり、金属除去率がはるかに高いとのことです。 したがって、ワークホールドには、これらの力に耐える十分な剛性が必要です。 三菱のエンジニアは、社内で開発された高度なシミュレーションソフトウェアを使用して、生成プロセスの各個別のポイントで作成された力をモデリングできます。 その後、このデータはワークホールドデザインに適用されます。

Smith氏は、MSS300を動かすソフトウェアは絶えず進化していると語りました。 特定の切断操作を達成するために機械の動きを最大化すると、機能と柔軟性が広がります。 エンジニアリングの分野では、切削シミュレーションソフトウェアが特定の切削工具設計情報を提供して、工具寿命と究極の部品品質を向上させます。 MSS300および将来の反復の設計では、高度なFEMおよびMBD(マルチボディダイナミクス)解析が使用され、設計をさらに洗練するために広範な固有振動数解析が実行されます。

機械の剛性と軸の同期を最適化することにより、MHIはツールの寿命を改善し、Super Skivingが大量生産アプリケーションでのブローチ加工に挑戦できるようにしました。 同時に、スーパースカイビングは、多くの内部および外部アプリケーションのシェーピングに取って代わるか、または置き換えることができ、はるかに優れたスループットを提供します。 修正が可能であり、工具交換が容易なため、ギアスカイビングは多くのジョブで実行可能な選択肢となります。 「顧客のニーズに応えて、MHIはスーパースカイビングマシンのMSSシリーズに追加機能を統合していきます。 WZL Aachen Gear Researchと連携した最近の研究プロジェクトは、スカイビングツールの寿命と生産性をさらに向上させる貴重なデータを生み出しました。 ミュンヘンで開催されたVDIシンポジウムで最近発表された別の研究では、 スーパースカイビングで切断された内部リングギアの残留圧縮応力の減少が示されました。 これは、このタイプの部品の浸炭と硬化の歪みの潜在的な低減を示唆しています」とSmith氏は言いました。

詳細:Mitsubishi Heavy Industries America, Inc. Phone: (248) 669-6136 www.mitsubishigearcenter.com

Gleasonパワースカイビング機能強化

Gleasonは、100PS、300PS、400PS、600PS、800PSなどの内歯車と外歯車用に異なるサイズのパワースカイビングマシンを製造しています。 これらのマシンと一緒に、必要なすべての計算と分析を備えたプロセスとスカイビングカッターを設計するためのテクノロジーソフトウェアを顧客に提供します。 あるいは、グリーソンは、新しいジョブのために、プロセスとカッターの設計を含むこのサービスを顧客に直接提供します。 この分析に基づいて、彼らはカッターを製造し、パワースカイビングプロセスと顧客の用途に特に適した専用のワークホルダーも製造しています。

スカイビングプロセスのすべての計算と分析は、グリーソンのソフトウェアテクノロジーによって提供されます。

Gleason-PfauterのアプリケーションエンジニアリングマネージャーであるEdgar Weppelmann博士によると、シェーピングプロセス用の「一方向」ウェーハカッターはしばらくの間使用されていますが、現在のパワースカイビングプロセスを大幅に改善するものではありません。 パワースカイビングマシンでカッターを再研磨すると、シェーピングと比較してはるかに高速なパワースカイビングプロセスにより、より頻繁にカッターを交換する必要があるため、ほぼすべての面でプロセスが強化されます。

「このため、Gleasonは300、400、600PSマシン用に、機械内のカッターを非常に短時間で再研磨するための統合ユニットを開発しました。 カッター面は、特定の数のギアを切断した後、オペレーターの介入なしで、完全自動で再研磨できます。 カッターの形状は、取り外されたストックを考慮して自動的に調整され、連続生産はそれ以上中断することなく継続されます。 側面の元のコーティングがカッターの歯を十分に保護するため、切断面の再コーティングは必要ありません」とWeppelmann氏は述べています。

頻繁にカッターを交換する必要はありません。1台のカッターで完全に使い果たされるまで、数日または数週間マシンにとどまることができます。 過去にオペレーターがカッター交換に使用していた時間は、3〜4回の自動カッター研削サイクルに使用され、研削サイクルごとのストック除去が削減され、高い一定の歯車品質のためにカッターを常に鋭く保ちます、と彼は追加しました。

同じカッターが生産を継続しているため、検査室のコストと容量も軽減されるため、カッターの再研磨後の最初の部品の検査と機械の修正は不要になります。

さらに、継続的な生産を保証するために、新しいカッターを時間内に注文するためのカッター管理と取り扱いのロジスティクスが大幅に削減されます。 カッターの在庫も大幅に削減できます。これは、外部の改装サイクルでカッターを循環させる必要がなくなるためです。

「外部カッターの修復費用が回避されるため、ギアあたりの工具費用が大幅に削減されます。 ただし、上記のその他の利点を考慮すると、総節約額はかなり高くなります。 ソフトスカイビングまたはハードスカイビングに超硬カッターを使用すると、外部の改修を回避することによる節約はさらに大きくなります。 また、手作業による高価な超硬カッターの損傷の危険性は、カッターが触れられずにプロセス中にはるかに長く留まるため、非常に低減されます。 パワースカイビングプロセスの生産性は、カッター面のコーティングの欠落によって危険にさらされることはありません。これは、現在のプロセスのカッター寿命に比べて、外部カッターの再研磨による再研磨が頻繁に発生するためです」とWeppelmann氏は述べています。

衝突および切りくず排出の要件により、すべての内部リングギアの形状が削れるわけではありません。 パワースカイビングに必要な交差軸角度のために、カッターとワークピース間の衝突を避けるために、プロセスは切断の終わりに衝突肩までのより大きな距離を必要とします。

しかし、Weppelmann氏は、典型的なスカイビング用途は、内輪歯車、平歯車および硬化状態の平歯車およびはすば歯車であると言いました。 ノイズを低減するためのより高い品質要件を持つエレクトロモビリティ、軽量及び大型トラックのギア、農業及び建設機械用ギア、航空機及びロボットギア、多くの産業用途向けの幅広いギアで、通常はジョブショップが担当します。

「パワースカイビングは、パワースカイビングに適している限り、シェーピングプロセスからますます多くのギアを引き継いでいます。 現在では、主にエレクトロモビリティや、熱処理後のハードフィニッシングプロセスなしでは達成できない高品質を必要とするロボット用途で、高品質ギアのハードフィニッシングにも使用されています。 カッターの研ぎ直しが組み込まれたグリーソンパワースカイビングマシンは、これらの要件を理想的にサポートします。

ハードパワースカイビングは、Weppelmann氏が、統合されたカッターの研ぎ直しと密接な組み合わせで重要な開発が見られると述べた技術です。 これは、より静かで正確なギアの要件を満たすためです。 統合されたカッターの再研磨は、コストと工具の在庫を削減し、歯車の品質を向上させるためにますます受け入れられるようになります。

詳細: Gleason Corporation Phone: (585) 473-1000 www.gleason.com

Star-SUスカイビング/スクーディングの利点

Star-SUとそのパートナーであるSamputensiliとGMTAは、スカイビングの最新の進歩を提供するためのツールとアプリケーションのノウハウを提供します。 これらの進歩は、成形作業などの分野で見られるより長いサイクル時間を短縮することにより、全体的な製造コストを削減できます。

Star SUは、GMTAのProfilator機器のツールとアプリケーションのサポートを提供します。 (写真提供:Star SU)

「現在、Profilator機器でGMTAと協力しています」と、SamputensiliのセールスマネージャーであるDeniz Sari氏は述べています。 「これらの機械は乾式切削用に設計されており、優れた切りくず排出と切削速度の向上を実現します。」

GMTAからのスクーディングでは、ギアの生産に従来のパワースカイビングテクノロジーを採用し、より正確で多用途にしています。 このプロセスは、歯車およびスプラインの成形、ブローチ加工、およびその他の歯車切断アプリケーションで非常に競争力があります。

Sari氏は、今日の多くの顧客が、単一のプラットフォームでさまざまな加工操作(スカイビング)を組み合わせた機械を探していると言います。 これは、ハノーバーでのEMOとデトロイトでのMotion + Power Technology Expoの両方の参加者からのコンセンサスのようです。

Star-SUのギアツール、プロダクトマネージャー、Tom Ware氏によると、課題は工作機械プロバイダーが5軸フライス加工にスカイビングを含めたい場合です。

「彼らは通常、必要なギアのバックグラウンドを持っていないため、ツールサプライヤがプロセスエンジニアであることに依存しています」とWare氏は言います。 「これは、切削工具プロバイダーのエンジニアリング能力を大きく損なう可能性があります。 馬力と剛性に関しては、スカイビングプロセスを最適化するために慎重に検討する必要のある機械的な問題がいくつかあります。」

Sari氏は、Star-SUとそのパートナーがこれらのさまざまな課題への解決方法を見つけていると述べました。

「これらの5軸機械は現在、歯車を生産することができ、そのほとんどが低品質のスプラインまたはプロトタイプであり、これは非常に理にかなっています」とSari氏は言います。 「しかし、より大きなバッチサイズを検討し始めたときに、専用のギア機器へ適切に交換することは決してありません。」

Ware氏は、今日のスカイビングの最大の利点は、自動車用途であろうとトラックやトラクター用途のより精巧な歯車設計であろうと、内輪歯車にあると考えています。「私が思うに、私たちはヘリカルブローチ加工プロセスから離れることができる場合はいつでも、スカイビングの成長を見続けると思います。 ダブルギアアプリケーションは、スカイビングの恩恵を受けることができるもう1つの分野です。」

Sari氏は、自動車がスカイビングプロセスを前進させる大きな可能性を秘めていること、特に今日行われている電化の傾向に同意します。 「高度な部品をすべて備えた電動ギアボックスは、スカイビングプロセスに新たな機会を提供します。」

スカイビング用のツーリングは最近、多くの新しい製造技術を必要としませんでしたが、Ware氏は、より長い機械稼働とより良いパフォーマンスを提供する高速スカイビングツールの開発に焦点を当てており、「現在、スカイビングプロセスで発生している新しいことはすべて、設計面で行われています。」と述べました。

しかし、柔軟性、生産性、および強化された加工操作のために、スクーディング/スカイビングは、ギアメーカーに追加の切削オプションを提供し続けています。

「ギア設計者は、すべてのプロファイルとリード補正を使用することを好みます」とSari氏は言います。 「これは、ブローチでは機能しません。 スカイビングでは、最新のCNCテクノロジーを使用して、リード補正をマシン制御に追加できますので、これは問題ではありません。」

詳細: Star-SU Phone: (847) 649-1450 www.star-su.com

進化は続いていく

より静かで、より正確なギアを製造しようとするメーカーは、スカイビング技術を引き続き検討します。 航空宇宙産業と自動車産業の両方の変化する風景は、スカイビングプロセスに多くの機会を提供します。 2019年に魅力的なのは、各工作機械プロバイダーが注力しているさまざまなスタイル、方法、ツール、および作業手順です。 これらのさまざまなテクノロジーはEMOとMotion + Power Technology Expoの両方で展示されていましたが、来年秋にIMTS 2020が登場するまでにテクノロジーは進化し続けると言えます。

著者: Matthew Jaster, Senior Editor

上記、記事はGEAR TECHNOLOGYを当社で翻訳したものです。

この画像には alt 属性が指定されておらず、ファイル名は logo.png です