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Sep 16, 2023

バイブレーション仕上げの大衆性

Vibrazioni o finiture pesanti sono spesso considerate secondarie a "bastardo"

ミシガン州バイロンセンターにあるワルサー・トロワルLLCの副社長兼ゼネラルマネージャーのケン・ラビー氏は、振動仕上げや大量仕上げはしばしば「ろくでなし」の二次加工とみなされていると語った。

「それが我々なのです」と彼は言った。 「私たちは部品のバリ取りをするために後ろの隅の暗闇のブースにいますが、戻ってそこで作業したい人は誰もいません。」

ラビー氏によると、多くの機械加工部品メーカーは、バリ取りだけでなく、表面仕上げと研磨、洗浄、エッジの丸み取り、スケール除去、酸洗などの一括仕上げを外部委託している。企業は、プロセスで発生する廃水や、労働要件。 それにもかかわらず、アプリケーションが振動タブまたはボウル内の機械加工部品のバリ取りに適切であり、仕上げ装置と消耗品が部品の種類と生産量に適している場合、大量仕上げは大きな価値を付加します。

「（ショップが）より一貫したプロセスを検討し、仕上げ作業に価値をもたらしたいのであれば、それら（ショップ）は仕上げ作業に投資する権利がある」と、ミシガン州バトルクリークに本拠を置くロスラー・メタル・フィニッシング社のバーニー・カーシュバウム最高経営責任者（CEO）は述べた。 USA LLC. 「もし誰かが印刷物に載せたからといって大量仕上げを必要悪とみなしているなら、彼らは仕事専門店に任せるかもしれない。」

省力化

パンデミックの影響で記録的な数の失業者が発生しているにもかかわらず、製造業者は労働者の確保に引き続き苦戦している。

ミネソタ州ハワードレイクにあるマス・フィニッシング社のセールス＆マーケティング・マネージャーのコール・マチセン氏は、「私たちは自動化を高める方法を常に模索している」と語った。 「それは大変なことだよ。」

部品のバリ取りは振動仕上げ機で行われます。 画像提供：ワルサー・トロワル

部品メーカーもまた、ストレス軽減を通じて労働条件を改善することで、すでに配置されている労働力を維持しようとしている。

マティセン氏は、「多くの企業が主に焦点を当てているのは人間工学であり、従業員が持ち上げたり腰を曲げたりする作業を頻繁に行わなくても済むようにすることだ」と語った。

ケルシュバウム氏は、ロスラー・メタル・フィニシング USA が仕上げ作業用の自動化装置に対する旺盛な需要を認識していることに同意しました。 同氏は、自動化は振動ボウルや浴槽には適しているが、部品が固定されるドラッグ仕上げ装置の自動化よりも困難であると指摘した。

同氏は、自動化が比較的容易な別のタイプの仕上げ装置は高エネルギーディスク機械であると述べた。 自動化されると、オペレーターは未完成部品の入った箱を積み込みステーションに運び、完成し乾燥した部品が入った箱全体を機械から取り出すだけです。

自動化がなくても、振動仕上げ機を使用すると、部品のバリ取りやその他の仕上げを手作業で行うのに必要な労力が削減されます。 ラビー氏によると、ワルサー・トロワルにはメキシコに顧客がおり、大量仕上げ装置を数台購入する前にプラスチック部品を手作業で仕上げるために90人の労働者を雇用していたという。

「そこでの見返りは大きかった」と彼は言う。 「当社の機械はすべて、多かれ少なかれ、回収して販売されています。」

ラビー氏によると、仕上げ機への投資収益率は通常 1 年未満です。

部品のバリ取りに必要な作業員の数を減らすことに加えて、大量仕上げによりスクラップ率も大幅に削減されます。

「8時に出勤して5時まで働き、パート1からパート500までのすべてのパートを同一に見せる、いわば弁当係を見つけるのは難しい」とマチセン氏は語った。 「これらの部品が機器によって処理される、ある種のハンズフリーのプロセスがあることは魅力的です。」

同氏は、高エネルギー遠心式バレルフィニッシャーは、静かな動作などの利点をもたらす装置オプションの 1 つであると述べた。

「振動はありません」とマチセン氏は高エネルギー機器について語った。 「すべて遠心力で、まるで観覧車のようです。」

同氏は、非振動装置は硬化した材料のバリ取りに効果的で、場合によっては振動槽では除去できなかったバリを1時間で除去できると述べた。

マティセン氏は、「これは非常に高いエネルギーであり、関与する重力加速度は、振動装置で見られる 1.5 G と比較して 12 G 以上です。」と述べました。

同氏は、遠心タンブラーは振動タンブラーよりも細かい表面仕上げを施すこともできると述べた。

メディアの選択

振動機械で部品のバリ取りや仕上げを行う場合、エンドユーザーはセラミックとプラスチックの 2 つの基本的なメディア材料から選択できます。 ケルシュバウム氏は、セラミックは稼働時間当たりの経済性が高く、幅広い形状やサイズで入手可能であり、炭素鋼やステンレス鋼などの比較的硬い金属の仕上げにも適していると述べた。

一方、特定のサイズと形状に成形されるプラスチックメディアは、セラミックメディアよりも密度が低く、一般にアルミニウムやその他の非鉄部品の仕上げに使用されます。 しかし、ラビー氏は、焼結鉄金属で作られた部品はややデリケートなため、非鉄部品と同様に扱う必要があると述べた。

プラスチック メディアを使用して動作するディスク マシンが表示されます。 画像提供：Rosler Metal Finishing USA

Walther Trowal 氏によると、圧力によるバリ取りやボールバニシングも、鋼製メディアを使用した小型トラフバイブレーターで行うことができます。

ケルシュバウム氏は、セラミックメディアではチッピングが懸念されるため、特に止まり穴などの部分的特徴においてインピンジメントが発生しやすいと述べた。

「部品の95％には問題はない」と同氏は語った。 「懸念がある部分については、プラスチックメディアが代替となるでしょう。」

マティセン氏は、セラミックやプラスチックのメディアには研磨材が含まれており、これを焼いたり混ぜたりしてピースを形成していると述べた。

「プラスチックは非鉄部品の表面仕上げを少し良くします」と彼は言いました。

低密度のメディアを使用したバリ取りに加えて、繊細な部品には頑丈なワークピースよりも高いメディア対部品の比率が必要です。 ケルシュバウム氏は、メディアと部品の比率は 3 対 1 が繊細な部品の出発点として適しており、一方、1 対 1 の比率は未加工の鍛造品やそれほど繊細ではない部品には適切であると説明しました。 座面が真鍮製の部品など、非常にデリケートな部品の場合は、この比率を 10:1 に増やす必要がある場合があります。

マティセン氏は、部品間の損傷を完全になくそうとする場合、たとえば、高エネルギー遠心バレルタンブラーのチャンバーを部品ごとに作成できると述べた。

「それらには独自の小さなセクションがあり、他の部分に損傷を与えることはありません」と彼は言いました。 「浴槽を分割することはできますが、バレルタンブラーほど簡単に分割することはできません。」

一方で、マチセン氏は、ファスナーやピンなどの一部の低価値部品は、基本的に部品ごとに実行されると述べた。

「この装置は部品を互いに振動させているだけで、部品自体がバリを取り除いてくれます。」と彼は言いました。

クリーンマシン

部品を大量に仕上げる場合は、コンパウンドまたは石鹸も必要です。 規制は施設の所在地によって異なりますが、通常、排水を排水溝に捨てたり、浄化槽に堆積したりすることはできません。

「廃水処理については、私がいつも話題にしているのは、顧客が適切に処理していない場合に訴訟に巻き込まれたくないからです」とラビー氏は語った。 「ワルサー・トロワルに入社する前、私は過去に大量仕上げアプリケーションからの廃水を再循環させようとして大変な思いをしましたが、うまくいきませんでした。」

彼の会社は、適切に廃棄する必要があるまで水を約 4 か月間再循環する、振動仕上げ用途向けの廃水再循環システムを提供しています。 このシステムは、新しい装置に設置することも、Walther Trowal または他のメーカーの既存のフィニッシャーに後付けすることもできます。

「ある顧客は月に 330 ガロン (1,249 L) の石鹸を消費していました」とラビー氏は語った。 「廃水遠心分離機を導入したところ、石鹸を回収して再利用できるため、毎月 30 ガロン (114 L) の石鹸を処理するようになりました。」

本質的に酸の一種である促進化学反応を利用して、仕上げ速度を向上させることができます。 マティセン氏は、メディアが部品をこすっている間に、化学反応が促進されて部品の表面が柔らかくなると述べた。 同氏は、プロセスが非常に強力であるため処理速度が問題にならず、密閉チャンバー内で化学薬品を使用するのは危険であるため、マスフィニッシング社はバレルタンブラー用の化学薬品を推奨していないと述べた。

Mass Finishing の共同創設者兼技術ディレクターである Tommy Mathisen は、長さ 1,575 mm × 幅 305 mm (62 インチ×12) のチャンバーを備えた 4 つのバレルを備えたカスタムの 600 L (159 ガロン) 遠心バレル タンブリング マシンを操作しています。 ")。 画像提供：マスフィニッシング

「これはダイヤルインする必要があるプロセスであり、多くのテストが必要です」と彼は言いました。 「大量生産で低価値の部品を素早く処理したいだけの場合、それは魅力的になる可能性があります。」

ケルシュバウム氏は、高レベルの研磨が指定されている場合や、アクセスが難しい歯車の歯を仕上げる場合など、化学反応を促進することは正当化されるが、そのような用途は原則ではなく例外であることに同意した。

「化学反応が促進されると、特にリサイクルシステムで実行できる場合には、私たちがいわゆるニュートラルマス仕上げプロセスよりも廃棄物処理についてはるかに懸念することになります。もし私たちがニュートラルプロセスを実行できれば」と彼は言いました。 、 私達はします。"

大量仕上げプロセスを微調整する場合、最大 15 の異なるパラメータが存在するとケルシュバウム氏は述べています。 彼は、仕上げの専門家に連絡して、最も効率的で費用対効果の高いプロセスを開発するための追加の洞察を収集することを推奨しています。

コストを削減するために考えられる方法の 1 つは、高価値の CNC 機械加工作業から低コストの大量仕上げ作業に作業を移行することです。

「大量仕上げ装置では依然としてバリが 30 分で剥がれてしまうため、CNC マシンでより高速な送りを実行できるでしょうか?」 ケルシュバウム氏は語った。

まともな CNC マシンの価格は 20 万ドルから始まり、上限はありません。

「大量仕上げの場合、徹底的に自動化しない限り、価格は2万ドルから20万ドルかかるでしょう」とケルシュバウム氏は語った。 「それをうまく設計できれば、収益を上げるのに役立つ非常に付加価値の高いプロセスが得られるでしょう。」

大量仕上げ機への投資収益率はかなり早いですが、大量仕上げは長期的な投資となります。 媒体や配合物を変更するなど、いくつかの簡単な変更を加えるだけで、エンドユーザーは部品が変更されても装置を使い続けることができると同氏は述べた。

また、ベアリングやシャフト、モーターの交換などの定期的なメンテナンスにより、装置を長期間稼働し続けることができます。 Rosler Metal Finishing USA は、機械や消耗品の販売に加えて、機器のリラインや再構築も行っています。

「私たちは最近、約50年前のマシンを製作しました」とケルシュバウム氏は語った。 「機械は長持ちします。」

振動マス仕上げの詳細については、スマートフォンで QR コードをスキャンするか、Web ブラウザに次の URL を入力して、www.ctemag.com で Walther Trowal によるビデオ プレゼンテーションをご覧ください。cteplus.delivr.com/2wt6z

他の部品メーカーと同様に、切削工具のメーカーは部品の品質を向上させながら生産性を向上させることを目指しています。 しかし、場合によっては、この収益性という生存原理がテクノロジープロセスの制約によって妨げられることがあります。

ヨーロッパの工具メーカーは、超硬インサートを製造する際に、これらの限界を克服する必要がありました。 工具メーカーは通常、振動マス仕上げを使用してエッジの丸みを付ける際にチッピングが発生するため、チップの各バッチの約 20% ～ 30% を不合格とします。これは経済的に容認できない状況です。

Walther Trowal LLC の副社長兼ゼネラルマネージャーである Ken Raby 氏によると、伝統的に、2 つの異なる振動マス仕上げ機が使用されています。1 つはより低い振幅とより高い rpm で動作し、もう 1 つはより高い振幅とより低い rpm で動作します。 別の方法としては、1 台のマシンのみを使用し、重みと設定を変更して振幅と回転数を変更する方法がありますが、これは時間がかかり、困難なプロセスです。

「あるボウルから別のボウルに移すだけで、超硬インサートが損傷する可能性があります。」と彼は言いました。

インサートメーカーは、ドイツのハーンに本社を置く Walther Trowal GmbH & Co. KG と協力してソリューションを開発しました。 Walther Trowal は、同社が開発したプロセスは、周波数変換器、小型プログラマブル ロジック コントローラー、調整可能な不均衡発生器と組み合わせて機械の回転を逆転させることに基づいていると報告しました。

最初、Walther Trowal 氏は周波数変換器と PLC を使用して rpm を変更しましたが、プロセスが効果的に機能するように重みを手動で調整していたと Raby 氏は述べています。 プロセスが証明されると、振幅を自動的に変更する調整可能な不均衡発生器が追加され、1 台の機械で 1 ～ 10 mm (0.039 インチ～0.394 インチ) の 2 つの定義された振幅を生成できるようになりました。 回転数は950～3,600回転ですが、最高速度で走行するとたとえ振幅1mmでも機械が損傷したり破壊されたりします。

同氏によると、この工具メーカーは当初 CM 305-S モジュール式円形振動仕上げ機 1 台を購入し、プロセスの最適化と非生産時間の最小化によってコストを削減した後、すぐにさらに多くの機械を追加しました。 Walther Trowal は 6 つの CM モデルを提供しています。 さらに、新しい機械の合計作業能力が 0.19 立方メートルであるため、同社は一度に処理できるインサートの量を増やしました。 以前の振動浴槽の容量 0.014 立方フィートと比較して、m (6.7 立方フィート) です。 m（0.5立方フィート）。

— アラン・リヒター

研削、ホーニング、ラッピング、超仕上げ、研磨に使用される物質。 例としては、さまざまな粒度のガーネット、エメリー、コランダム、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンドなどがあります。

バニシングロールまたはバニッシャーと呼ばれる超硬ローラーでワーク表面を圧縮または冷間加工する仕上げ方法。

加工中にワークピースのエッジに形成される材料の糸状の部分。 しばしば鋭い。 ハンドファイル、研磨ホイールまたはベルト、ワイヤーホイール、研磨繊維ブラシ、ウォータージェット装置などの方法で除去できます。

回転ボウルと物質の比重の違いを利用して物質を分離する濾過装置。 遠心分離機を使用すると、水で希釈した金属加工液混合物からゆるく乳化した油と遊離した油を分離し、チップから金属加工液を除去できます。

部品の作成または変更を可能にする工作機械専用のマイクロプロセッサベースのコントローラ。 プログラムされた数値制御により、機械のサーボと主軸ドライブが作動し、さまざまな加工動作が制御されます。 DNC、直接数値制御を参照。 NC、数値制御。

切削中のワークに対する工具全体の位置の変化率。

表面仕上げを改善し、輪郭をブレンドする研磨プロセス。 柔軟なバッキングに付着した研磨粒子がワークピースを研磨します。

回転工具では、工具本体のランドに接続する部分。 ウェブはポイント端に比べてシャンク端の方が厚く、最大のねじれ強度を提供します。

アランは、南イリノイ大学カーボンデール校でジャーナリズムの学士号を取得しています。 CTE での 20 年間を含め、アランは 30 年以上の業界ジャーナリズムの経験を持っています。

株式会社マスフィニッシング888-260-6277www.massfin.com

ロスラー メタル フィニッシング USA LLC269-441-3000https://us.rosler.com

ワルサー・トロワルLLC616-455-8940www.walthertroval.com