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テクノロジーニュース

生産現場の品質:量産加工における切削油の濾過の重要性-FILTRATION NEWS 8

2021.01.25  クーラント基礎応用

集中濾過システムの導入により利益をあげる方法とはどのようなものでしょうか?

中規模および大規模の量産で部品を機械加工する場合、生産プロセスの歩留まりを発生させる決定的な要因が1つあります。それは「品質の再現性」で、品質誤差の無い製品を何個加工することが出来るのかを意味します。

長い生産期間において「品質の再現性」が達成されると、加工時間の短縮や切削速度の向上など加工条件の改善により、さらに短時間で「利益をあげるプロセス」の実現が可能となります。

「品質の再現性」を高める方法とは?

答えは明確で、エマルジョンと切削油用の集中濾過システムおよび冷却システムの導入です。これにより、加工プロセス中に冷却液の物理的および化学的状態(品質)が常に同じになるため、「品質の再現性」が向上します。

油圧真空タイプTADE 26 DA 120を備えたペーパーバンド集中濾過システム
ギアボックスの生産ライン用のエマルジョン総容量120 m3で流量8,000 l/minを濾過
すべての旋盤が同じ温度で綺麗かつ透明な油で動作することを保証するために、多軸旋盤20台(流量:1,000 L / min)のラインに使用されている切削油の濾過と冷却のためのFTD 20 DA 10プレコート集中濾過ユニット

冷却液システムの集中化で得られるメリットとは?

冷却液システムの集中化には、次の3つの利点があります。

  1. 同条件で冷却液を使用し動作させることが可能
  2. 濾過度の向上及び温度制御の改善
  3. 冷却液の状態管理の改善

はじめに「同条件で冷却液を使用し動作させることが可能」についてです。ここでいう同条件とは濾過品質・温度・化学組成などです。これは、冷却液の純度や温度の違いによる面粗度や寸法上の問題がなく、様々な部品をどの機械で加工しても同精度で生産できることを意味しています。

次に「濾過度の向上及び温度制御の改善」ですが、集中濾過システムは大規模な設置であるため、かなり複雑な精製システムが組み込まれていますが、個別のユニットよりも1L当たりの濾液のコストが低くなっています。投資の償却額の計算では、集中濾過システムの流量が大きいほど、濾液1L当たりのコストが低くなります。したがって、単純な個別のシステムよりも複雑な集中濾過システムを設置する方が経済的です。

さいごに「冷却液の状態管理の改善」について、これはクーラントタンクが1つしかないため、状態管理が簡単です。 この管理は、1つのサンプルを分析するだけでよいため、日常的に点検することも可能です。また、集中濾過システムの設置により、冷却液メーカーからのメンテナンスや品質ケアなどのサポートも簡略化されます。 これにより、冷却液の純度と温度、および物理的および化学的状態(品質)が保証されます。

機械を個別導入するとどのようなことが起きるでしょうか?

結論、無駄なコストが発生します。

機械工場の大部分では、各工作機械に、機械メーカーから提供された流体冷却ユニットが付属しています。これらのユニットは、ライン内の他の機械とは異なる多くの特殊な技術的特性を備えているため、冷却液の物理的および化学的状態(品質)は機械ごとに異なり、それぞれが異なる条件で動作しているため、すべての機械で同じ「品質の再現性」を得ることが非常に困難です。

下の図は、各機械に個別の処理装置を使用することによって引き起こされる悪影響を示しています。

「会社の利益にその不良となった部品の販売価格相当の損失をもたらす」ということを考慮する必要があります。

集中濾過システムが生産にもたらす直接的な効果とは?

集中濾過システムの導入により、下記の効果が期待できます。

  • 工具性能の向上
  • 工具の再研磨と購入コストの削減
  • 工具交換のための生産停止時間を短縮
  • 表面または寸法仕上げ工程で不良となる部品数の減少
  • 内部冷却機能を備えたツール(ガンドリル、Mapalリーマなど)用の高圧ポンプの「寿命」を大幅に延ばす
  • メンテナンスが単一の設備(洗浄、交換、濾材、ポンプ、バルブなどのメンテナンス)に限定されるため、濾過設備のメンテナンス費用を削減
  • 機械メンテナンス費用の削減
    • 部品クランプまたは機械加工されたバーを頻繁に清掃する必要がない
    • 損傷はクローズシールの早期摩耗によって引き起こされることが多いため、シャフトベアリングを定期的に修理する必要がない
    • スクレーパーの早期摩耗と機械のキャリッジガイドが密閉シールのため、ガイド自体を修理する必要がない

これらの効果は生産の増加につながり、それに応じて会社の利益も増加します。

循環または水中冷却システムの特徴とメリット

KENFILT-NOVOTECNICは、顧客の要件に合わせて冷却ユニットを設計および製造しています。液体の温度制御は、液冷水熱交換器(FILTRATION NEWS 5を参照)を使用するか、独立した冷却ユニットを介して直接行うことができます。後者の場合、最も一般的な2つのシステムは次のとおりです。

水中エバポレーターユニット

これらのユニットのエバポレーターは、冷却する液体を含むタンクに沈められています。 KENFILT(旧:Novotecnic)は、各ケースに合うように、合金鋼、ステンレス鋼、銅など、パイプで作られたコイル(エバポレーター)のカスタムパイプを提供しています。

循環ポンプ付きユニット

冷却される液体は、冷却ユニットのエバポレーターにポンプで送られます。このシステムは最も一般的で、通常の水冷ユニットと同じですが、冷却対象の液体(切削油、合成溶液など)に適合させるために必要な変更が加えられています。

導入事例 FILE No.2137

ギアボックスの切削油集中濾過システム

FIAT – GM Powertrainは、オーストリアのAspern / ViennaにあるOPEL工場で、最新世代の6速ギアボックスの製造に新しいラインを導入しました。これらの新しいギアボックスの製造のために、FIAT – GMパワートレインは、最新の洗練された機械と適切な生産および制御技術を導入し、並外れた信頼性と最高レベルの性能を備えたギアボックスの構築を保証します。このギアボックスのシャフトは、それぞれ5つのTACCHELLA研磨機を備えた2つのラインで機械加工されています。それらはCBN砥石を使っており、切削油を冷却液として使用します。切削油は、2つのKENFILT (旧:Novotecnic)タイプFTD 25 DA 20プレコート集中濾過システムで濾過されます。

FTD 25 DA20セルロースタイプの集中プレコート濾過システムの図。900l/ minの流量で歯車研削ラインの切削油を濾過

これらのギアボックスの歯車は、幾何学的変形を引き起こす可能性のある熱処理工程にかけられた後、冷却液として切削油を使用する高性能のREISHAUER研削盤の3つのラインで機械加工されます。このオイルは、3つのKENFILT Novotecnicプレコート濾過システムによって濾過されます。2つラインにはそれぞれ2つの研削盤を制御しています。RZ-150研磨機。残り1つラインでは4 つの研削盤を制御しています。 RZ-400研磨機。研削盤同士は、自動コンベアベルトによって互いにリンクされています。これが、切削油がすべての機械で同じ作動温度を持つことが重要である理由です。

集中濾過システムFTD25 DA20の1つの制御盤を研削ラインから見た写真

メーカー様向け情報

研削盤や加工部品が研削プロセス中の温度変化による膨張による変形を受けないようにするため、中央の切削油濾過プロセスには、22ºC±1ºCの一定温度に油を維持する冷却システムが組み込まれています。この熱安定性により、最高の品質と再現性が保証されます。

KENFILT(旧:Novotecnic)集中濾過システムには、圧縮空気を使用してプレコートフィルターの通常の排出から生じるスラッジに含浸する切削油を回収するスラッジ乾燥システムが組み込まれています。 このシステムにより、切削油の含有量が非常に少ないスラッジを廃棄できます。

KENFILT (旧:Novotecnic)が提供する5つのプレコート集中濾過システムは、濾過助剤としてセルロースを使用し、油中の懸濁物の含有量を35 mg /L未満に維持し、ISO 4406 CODI 19/16に相当する5 µmの濾過品質評価を可能にします。

これらの加工作業とKENFILT(旧:Novotecnic)プレコートフィルターで得られる濾過の品質により、ギアシャフトと歯の寸法および幾何公差、表面粗さの並外れた品質が保証されます。

このプロセスにより、ギアの滑り、力の伝達が改善され、ギアボックスのエネルギー性能が向上します。 6つのギアと組み合わせると、燃料消費量の大幅な削減となり、自動車ユーザーだけでなく一般的な環境にメリットをもたらします。 一方、ギアの歯の形状の幾何学的な完全性により、ギアボックス内の騒音と振動が大幅に低減され、車両がより静かに走行するため、ユーザーの快適性が向上します。

FTD 25 DA20セルロースプレコート集中濾過システムの正面図