株式会社トクピ製作所 森合主税TOKUPI MFG. CO.,LTD. CHIKARA MORIGO

第２回 ＣＭＩシンポジウム～ 新しい切削加工技術の展開 ～

平成26年10月17日

超高圧クーラントを利用した高速切削加工技術High-speed cutting processing technology using ultra-high pressure coolant

会社概要・Corporate profile

TOKUPI MFG. CO.,LTD.

ＣＶＴ

INCONEL

Turbo Charger

Torque Converter

Google web site

油井管

Shale gas

Methane hydrate

人工関節

Oil well casing

Artificial joint

The role of the conventional coolant

Ultra high pressure coolant concept

Tool holders used and position of jet

impact on the rake face of the cutting

inserts Iscar Germany

Quotation;

F Klockl,H Sangermann,A Kramer,and

D Lung Laboratory for Machine Tools

and Production Engineering RWTH

Aachen University,Aachen,Germany

revision for publication 26 july 2010

PAT.P

University,Aachen,Germany revision for publication 26 july 2010

0

50

100

150

200

250

300

350

400

硬度

日本

中国

アメリカ

イギリス

フランス

ドイツ

スペイン

韓国

イタリア

ベトナム

インド

Water in the world

比較的に異物には弱い構造

(メタルタッチ・材質硬度 )

比較的に異物に強い構造

(シ-ル対応・セラミック)

トロコイド ピストン

スクリュウ

The present condition of the high-pressure coolant pump of a machine tool

■消耗時は、部品の交換のみ■消耗時は、部品の交換のみ高圧・超高圧向き高圧・超高圧向き

■プランジャ方式■プランジャ方式 ７ＭＰａ～７ＭＰａ～50MPa50MPaを実現を実現

■■SUS316SUS316仕様仕様 グローバル対応グローバル対応

The pump for coolants of HI-PRECO

高圧クーラントを圧送高圧クーラントを圧送

7MPa7MPa～～30MPa30MPa

クーラント液を供給クーラント液を供給

HIPRECOHIPRECOシリーズシリーズ

現在工作機械は現在工作機械は7MPa7MPaまでの対応までの対応2020MPaMPa 超高圧に対応も登場超高圧に対応も登場

供給されたクーラント液を供給されたクーラント液をサイクロンフィルターで濾過サイクロンフィルターで濾過

Ultra-high pressure coolant unit system

Effect verification

↕Vc=30m/minfn=0.15mm/revap=0.1mm

Vc=60m/minfn=0.15mm/revap=0.1mm

切削速度を2倍にしてもVB摩耗は変化なし

従来 切削条件

CBN Processing産学研究

[圧力別切削実験・摩擦と面粗度 相関グラフ]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Vｃ300 Vｃ450 Vｃ600

面粗度[μm]

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250ｆｎ=0.1mm/rev ap=0.2mm 磨耗[mm]

面粗度DRY

面粗度14MPa

面粗度20MPa

摩耗DRY

摩耗14MPa

摩耗20MPa

表面粗さ

摩耗

全て1.7μm以下

全て0.21mm以下

INCONEL718 CBNINCONEL718 CBN摩耗画像摩耗画像

VB摩耗=0.265mm VB摩耗=0.184mm産学研究

Wear picture

7MPa 15MPa

PCLNL 2525M-12HPCNMG 120408-SM1105

Vc 40m/min f 0.2mm/rev ap 2mm

産学研究

CNMG 120408-SM1105切削時間15min後の状態

熱伝導性が低い難削材の旋削加工には超高圧クーラントによる

ハイプレッシャーブレーカーが効果的である

産学研究

参考文献：Oğuz Çolak：Investigation on Machining Performance of Inconel 718 under High Pressure Cooling Conditions，Journal of Mechanical Engineering 58(2012)11, 683-690

V-90. 6bar V-90 100bar V-90 300bar

V-50 6bar V-90 300barV-90 100bar

Heat resistant alloy

加工条件：

Vc：250m/min ｆ：0.08mm/rev

7MPa 15MPa 20MPa

低炭素鋼 Low-carbon

Grooving

1MPa 7MPa 14MPa

STKM11A 外径切削

Vc=120m/minfn=0.08mm/revap=0.25mm

Outer Cutting

内径加工

Vc=200m/minfn=0.2mm/revap=0.2mm

7MPa 15MPa

Steel Plate Hot Commercial

SPHCSPHC（熱間圧延軟鋼板）（熱間圧延軟鋼板）

1MPa 3MPa 7MPa 15MPa

外径切削

PDJNL 2525M-15HPDNMG 150604 LC1515

Vc 200m/min fn 0.2mm/rev ap 0.5mm

Steel Plate Hot CommercialOuter Cutting

3MPa

7MPa

15MPa

Vc=200f=0.2mm/revap=0.5mm

AT・ Part

torque converter

Steel Plate Hot Commercial

鍛造品 Casting work

低圧

7MPa 14MPa

SCM435であっても、鍛造品の為、巻き付きが発生

30%UP

Finish Cutting

SUS304の外径旋削加工

1MPa 7MPa 14MPa 20MPa

PDJNL 2525M-15-JHPDNMG 150604

Vc =120m/min

fn =0.1mm/rev

ap= 0.5mm

切削条件切削条件

切削速度 m/min 235

送り速度 mm/rev. 0.3

切込み量 mm(片肉) 2.0

クーラント圧力 MPa 0.2・3.5・14.0

ノズル径 mm 1.0

超高圧クーラント装置仕様超高圧クーラント装置仕様ポンプ最高圧力 １４MPa(２１)ポンプ最大吐出量 ４５L/min

モーター １８．５KW

インサート型式：SNMG120408-MM

インサート材質：2025

工具工具

テスト機械テスト機械

NT4250DCG

Cutting test of stainless steel

被削物SUS316・V=235mm / 外部クーラント・3.5・14MPa比較

14MPaでは3.5MPaの約1.5～2倍の切削量が得られた

圧力、流量別V-T線図

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000切削量 (cc)

VB

摩耗

(mm

)

3.5MPa

14MPa

0.2MPa

破損

Coolant pressure VS VB Damage

Lathe converts into Ultra- high pressure

Side Bypass

HPC U-TUBE ( Drilling coolant animation )

http://www.youtube.com/drill differrence

Driing 30XD Diference

PAT.申請

クーラン口径が大きい

２－φ1.2

Ａ社の場合（2シフトの場合）

３，５００円／ｈで２シフトが

６，５００円／ｈに改善した場合(180%)

年間で考えると

(6,500-3,500)円×8h×2×20日×12ｹ月

＝11,520,000円の生産性向上

3500

6500

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1Hあたりの生産単価（円） before after

ProductivityProductivity

時間経過

100％

流入速度

通常運転

■供給ポンプの起動・停止時（サイクロンセパレータへの流入速度加速・減速）はろ過精度は低下

小←異物→大

減速

加速

■供給ポンプの起動・停止時のサイクロンセパレータへの流入をカットし、本来のろ過精度を保持制御

カット カット

Cyclone separator & Filtration LevelCyclone separator & Filtration Level

TOKUPI MFG. CO.,LTD.

CHIKARA MORIGO

tinycm@yahoo.co.jp

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