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バリ取り・エッジ仕上げ(2024年1月)
さまざまな機械加工工程において、バリの生成は不可避であることは言うまでもない。製品の機能・性能に応じたエッジ品質に仕上げるためのバリ取り・エッジ仕上げは、最終処理工程の最たるものである。そのほかの最終処理工程に研磨工程、疲労強度の向上を目的としたショットピーニング処理、3次元(3D)プリンターによる造形物の後処理、除去したバリや切りくずの洗浄処理があり、いずれも極めて重要な工程である。昨年4月に設立された「バリ取り・表面仕上げ・洗浄協会」の活動の一部を紹介する。
後処理不要の機械加工を実現
自動化には標準化が先決
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【写真2】スギノマシン・デバラボにおける研究見学会 -
図4 フローティング機構内蔵のバリカン(スギノマシン) -
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第2回の企業訪問・研究見学会は、昨年7月にスギノマシン掛川事業所にわが国で初めて開設されたバリ取り研究所「デバラボ」で開催した(写真2)。
バリ取り・エッジ仕上げの自動化には、バリ生成の抑制やエッジ品質の標準化を実施することがまず先決である。回転工具を利用した数値制御(NC)プロセスによる削除法やロボットを援用する方法があり、研究見学会ではそれらについて討論した。またバリ取りの自動化を目指す企業に開放し、その解決策を提示している同研究所を見学した。
バリ取り・エッジ仕上げは回転工具を装着したフローティング機構内蔵のツールホルダーを取り付けたNC工作機械や、ロボットを用いて行う。そのツールホルダーは日東工器やカトウ工機、スギノマシンなどによって種々開発されている。同研究所では、スギノマシンによって開発された「バリカン」という商品名のスプリング内蔵の伸縮型ホルダー(図4)を、ロボットやマシニングセンター(MC)に装着してバリ取り・エッジ仕上げの自動化を提案している。同ホルダーの内蔵スプリングには強・中・弱の3種類のスプリング強度が用意されており、バリの大きさやエッジ品質に合わせてその強度を選択できる(図5)。
一方、設計技術者が指示したエッジ品質を確実に得るために、ジーベックテクノロジーが開発した方式「XEBEC裏バリカッター&パス」がある。同社製の専用回転工具と微分幾何学による最適なカッターパスのデータ(NCプログラム)を組み合わせることにより、変化するエッジ部の構成面角度に対して常に2等分角方向に切り込む軌道が演算され、均一なエッジ寸法を得られるバリ取り・エッジ仕上げ技術を実現している。
回転工具の切れ刃は、図6のように交差穴の輪郭形状に沿った動作によってバリ取り・エッジ仕上げ加工点を逐時変化させながら、切れ刃全体を使用して長寿命化を図る。これとともに、高速輪郭動作をプログラムに取り入れて、交差穴におけるバリ取り時間の短縮を達成している。
すなわち、MCではXYZの3軸同時制御によるカッターパスを利用し、複合旋盤ではXZYの3軸同時制御またはXZCの3軸同時制御(極座標補間が必要)を利用して、後処理工程が不要な、すなわちバリ取り・エッジ仕上げの必要のない機械加工が実現できる。同社では、設計図面上に指定のバリ取り・エッジ仕上げ箇所のエッジ品質(形状・寸法)に対して、選定した最適の裏バリ取りカッターを用いたバリ取り・エッジ仕上げ用点群データによるカッターパスを作成してユーザーに提供している。
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以上、当協会が昨年開催した2回の企業訪問・研究見学会の概要を紹介した。本年も引き続き種々の展示会、会員相互の研修会や企業訪問・研究見学会の開催を計画している。機械部品の高品位・高精度化の決め手となる最終処理工程に資する同協会に、是非ともご入会いただくことをお願いしたい。協会ホームページはwww.dsc-japan.or.jp/。
【執筆】バリ取り・表面仕上げ・洗浄協会理事長/関西大学名誉教授/学校法人関西大学顧問 北嶋 弘一