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テクノロジーニュース

高精度歯車研削に最適な濾過システムとは?-FILTRATION NEWS 6

2020.11.24  クーラント基礎応用

高硬度歯車の仕上げにおける濾過の重要性

現在、高精度歯車の製造工程において、熱処理後に研削を行う事が一般的となっています。しかし、これまでの歯車研削工程は、スペックの低い研削盤で一歯ずつ行われていた為、長いサイクルタイムとコストが必要でした。そのため歯車研削を行うギアは、特に要求の厳しい物に限られていました。1930年代に最初の創成歯車研削盤が登場したことにより、高品質で経済的な方法で歯車を研削できるようになりました。

コニカルスパイラルギヤ用研削盤。 Sant Joan de Vilatorrada(バルセロナ)にあるEngranatges Especials Spiroide S A.が提供する写真。この工場には、600 L/minの流量の粉砕油濾過ユニットタイプ15ADAAが設置されています。
歯車研削オイル用の冷却装置を備えたFTD6 AD TAプレコートフィルター

近年、機械産業、特に自動車産業では、ギアサイズ・ギアボックスの小型化、ノイズの軽減、ギアの長寿命化を実現する為に、「完璧な」歯車が必要です。

最新の機械とCBN砥石の開発により、過去15年間で、歯車の研削プロセスの時間を5分の1に、または従来の機械加工プロセスの場合は10分の1に短縮することが可能になりました。 現在、大半の歯車は技術の進歩により非常に高速で経済的な方法で製造されています。

一部の研削盤では、歯の噛み合い面をさらに改善するために、研削仕上げを2度行う事もあります。

何故、切削油を冷却する必要があるのですか?

歯車の歯の表面に砥石が「焼き付く」のを防ぐために、研削工程を「冷却」するとともに「砥石の送りを潤​​滑にする」必要があるため、歯車の研削には切削油を使用する必要があります。 このため、このタイプの研削工程において水性冷却剤は使用できません。

水性冷却剤はCBNを化学的に破壊するため、CBN砥石を使用するには切削油を使用する必要がありました。 (Filtration News 1を参照)。

汚れた切削油は、歯車の仕上げと超仕上げにどのように影響しますか?

研削作業を開始する前に、ワークピースと砥石の間に冷却用切削油を塗布し、油膜を生成する必要があります。

歯車研削砥石の場合、プロファイルの大部分が研削に使用される為、砥石表面の広い領域がワークと干渉します。その為、油中の懸濁液に保持された汚れた粒子状物質の積層現象が円筒研削よりもはるかに多く発生する事となります。

よって、歯車研削に使用する切削油には細心の注意を払うことが非常に重要です。

常にきれいな切削油を使うこと(懸濁液中の粒子状物質を含まない切削油)には多くの利点があります

  • 粒子が研磨材に埋め込まれず、表面に傷が付くことがありません。
  • 粒子が研削砥石の切削孔に入り込むと、目詰まりや寿命低下の原因となります。これは、ドレス不可能なCBN砥石を使用する場合に特に深刻です。
  • 目詰まりは、ワークピースの加熱につながり、歯の表面にマイクロクラックが形成され、表面品質が低下する可能性があります。
  • 目詰まりは、研削砥石のプロファイルに変形を引き起こし、それにより、歯の寸法および幾何学的品質を低下させます。
  • 「ロッド」という形でギアを研削する場合、「ロッド」の最後の歯車の歯の表面にマイクロクラッチが発生したり、歯のプロファイルの変形することがあります。 切削油が正しく濾過されると、研削「ロッド」により多くのギアを組み込むことが可能になり、これにより、砥石が研削能力をより長く維持出来るため、生産量が大幅に増加します。

歯車の研削およびバニシング作業では、切削油をどのように濾過する必要がありますか?

経験によれば、ペーパーバンドフィルター、エンドレスバンド、セルフクリーニングメッシュフィルター、遠心分離機、磁気分離器などの単純な濾過装置は、表面および幾何学的品質、あるいは現在の機械で達成出来る高性能・効率に対して、歯車製造で現在要求されている高い基準に準拠しないために十分な濾過品質を提供できません。

歯車研削盤とバニシング用機械を製造している最高のメーカー、およびそれらの機械を使用するユーザーは、そのような仕上げおよび超仕上げ操作には、プレコート濾過ユニットまたは集中濾過システムを使用することが望ましいと結論付けています。 効率的で産業的に経済的な方法で、すべての切削を完全に清潔で透明に保つことができる種類である必要があります。

写真提供:Casagrande Ingranaggi S.p.A. (Cardano Al Campo ,イタリア)
工場は1990年に濾過プラントが設置されました
濾過装置:FTD 50 DA 35、
流量:2,000 L/min
12台の歯車研削盤のライン。
8台歯車研削盤のライン
濾過装置:FTD30 DA25プレコートフィルターユニット
流量:1,200 L/min

完全に清潔で透明な切削油を使用する利点

KENFILT-NOVOTECNICが得た30年以上の経験に基づいて、世界中のお客様やさまざまな種類の歯車研削およびバニシング作業のためのプレコート濾過システムの製造と設置において、以下に完全に清潔で透明な切削油を使用する利点のリストを作成しました。

※ 3.生産量増加は「切削速度と送り速度を上げる」と「必要な砥石のドレス回数と砥石交換の数の削減」で可能となります。

多回路冷却システム

ほとんどの工作機械には、通常、次の2つの油圧回路があります。

A)工具または研削砥石の作業用の冷却液

これは、切削油、エマルジョン、合成溶液などに関するものです。これらの液体は、各アプリケーションに関して特定の条件下で濾過および冷却する必要があります(Filtration News 4およびFiltration News5を参照)。

B)モーター、ヘッド、シャフト用の冷却液

これらは主に油圧オイルであり、特にシャフトが冷却されているときに温度を一定に保つことが絶対に必要です。これは、同時に正しいセンタリングに役立ち、すべての粘度も一定に保つためです。

機械の生産プロセス中、最適で一定の動作温度を維持するために、両方の回路に外部冷却が必要です。

直接切削油冷却装置タイプFC-245-A(216,000 Kcal/h)
切削および油圧オイルタイプFS2-106-A(17,000 Kcal/h + 2,000 Kcal/h)用の多回路冷却システム

この2つの独立した回路の二重冷却により、冷却システムに2つの可能性があります。

  1. 個別の冷却システム…冷却する回路ごとに1つのシステムを設置する
  2. 多回路冷却システム…相互に独立した二重調整の単一冷却システムの設置

これらの多回路システムの主な特徴は以下の通りです。

  • 2回路用シングルコンプレッサー(グローバル冷却力による)
  • 各回路の独立した拡張
  • 回路ごとに個別の蒸発システム。
  • 温度の独立した制御と調整
油圧式冷却装置タイプFC-108-A(25,000Kcal/h)

KENFILT-NOVOTECNICは、各クライアントのニーズを満たす独自の個別冷却および多回路機器を設計および製造しています。

バグフィルター空気を汚染しません

バグフィルター:プレコートフィルターで使用される空の空気圧フィルターエイドバッグ

Kenfiit-Novotecnicは、すでにフィルター補助剤投与装置にバグフィルター装置を装備しています。この装置は、濾過助剤(セルロース、珪藻土、パーライト、フローリングなど)の取り扱いを容易にし、それを取り扱う必要のある作業員の健康を守ります。

バグフィルターは、圧縮空気によって生成される空気圧真空によって機能します。 生成された真空は、濾過助剤を投与システムの排出漏斗に輸送します。 完全閉回路なので、周囲の空気を汚染することはありません

バグフィルターは、あらゆるタイプのプレコートフィルターの投与装置に取り付けることができ、濾過助剤バッグをすばやく空にすることができます。

真空操作により、バッグを空にする際に生成される気流は常にバッグの外側から内側に流れます。バグフィルターには、排気を洗浄するためのセルフクリーニングフィルターがあります。

バグフィルターは完全に自動化された電子制御を備えています。バグフィルターはインストールが非常に簡単です。必要なのは・・・

  • 1/2 “の圧縮空気接続1つ
  • DC 24 V電気接続1本
  • 投与装置の上部にバグフィルターの排出口を接続します

以下のインストールは必要ありません

  • ギアモーターで作動する剛性または柔軟な投与ネジによる固定された機械式輸送設備
  • 工場内で重いバッグを空にするカートとバッグを供給するカートの移動
  • 機械輸送装置とバッグを空にするワゴン間の相互接続のための固定設置

投与装置にどのように適応させることができるかについては、当社にお問い合わせください。

課題解決の実例

濾過ユニットシステムの始動12周年

1991年にKENFILT-NOVOTECNICは、日本の八名市に拠点を置くOSG株式会社が製造したねじ切りタップのすべての研削加工用クーラントオイルの集中フィルタリングシステムを設計、製造、および設置しました。

それは世界で最大規模の一つかもしれません。

設備は、プレコートシステム2 FTD 75 DA 70を8つのプラントで構成され、16 個のFTD 75フィルターで濾過処理されており36,000 L/ minの総流動容量を備えています。

合計容量は560 ㎥で、8つの70 ㎥タンクに分散されています。

2002年10月下旬に東京で開催された最新のJIMTOF 2002 Machine-Tool Fairでは、プロジェクト手配時にOSGのCEOであった杉原氏が、切削油が初日と同じくらいきれいであるため、フィルタリングシステムの動作に満足を表明しました。12年間の運用を経て、設備は問題なくフル稼働しています。(2003年当時)

杉原氏は、スペインのバルセロナから日本に飛行機で運ばれ、OSG八名工場で植えられたオリーブの木が長年オリーブを生産していると語った。それらは会社の従業員によって収穫し味わわれています。

日本のOSG八名工場にある8つのコントロールパネル2FTD 75 DA70の全体写真
1991年5月15日。 OSGのマネージングディレクターにオリーブの木を手渡すKENFILT-NOVOTECNICマネージングディレクターのJaumeLleal氏。