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CNCツールホルダーの性能評価：クランプ力と精度を超えた深堀り

作成日 10.25

CNC加工において、ツールホルダーは機械工具のスピンドルと切削工具を接続する重要なコンポーネントであり、加工効率、製品精度、さらには生産コストに直接的な影響を与えます。クランプ力や精度といったよく知られた要因に加えて、包括的なツールホルダーの性能評価は、組み立ておよび分解の速度、拡張性、動的バランス、メンテナンス性、エアフロー回避、ダンピングおよび振動減衰特性、価格など、複数の次元を考慮する必要があります。本記事は、海外の工作機械アクセサリーディストリビューターに対して、さまざまなCNCツールホルダーの性能パラメータの詳細な比較を提供し、エンド顧客により良いサービスを提供し、より正確なツールホルダーソリューションを提供できるようにすることを目的としています。

I. 組み立てと分解の速度および拡張性：効率とコストの二重の考慮

組み立ておよび分解の速度は、生産プロセスにおける非切削時間に直接影響し、特に頻繁な工具交換が行われる加工シナリオでは非常に重要です。油圧工具ホルダーや一部の高度なクイックチェンジ工具ホルダーは、優れた組み立ておよび分解速度を提供し、従来のER、SKコレット、高出力工具ホルダーと比較して、工具交換ごとに平均約3分の時間を節約します。この一見小さな時間の違いは、1日あたり20回の工具交換と組み合わさると、単一の加工セルに貴重な1時間を節約することができます。

拡張性は、ツールホルダーの汎用性と在庫数量に影響を与えます。ERおよびSKコレットツールホルダーは、多様なコレット構成を持ち、さまざまな直径のツールを保持でき、「一つのハンドルで複数の用途」を実現します。彼らの拡張性は、熱収縮およびサイドロックツールホルダーのそれを大きく上回ります。[1] この広範な適用性は、ディーラーが在庫および資本要件を削減するのに役立ちます。

2.動的バランス：高速切削の命脈

加工技術がより高い速度に向かって進化するにつれて、動的バランスはツールホルダーの性能の重要な指標となっています。スピンドルの回転速度が11,000 rpmを超えると、ツールホルダーの不均衡によって引き起こされる振動が劇的に増加します。これはスピンドルとツールの寿命を大幅に短縮するだけでなく、加工された表面に目立つチャターマークを残し、製品の寸法安定性に影響を与えます。

CNC機械上のグラフオーバーレイが、8000から18000までのRPMレートの増加を示しています。

さまざまなツールホルダーのタイプの中で、シュリンクフィットツールホルダーは優れた動的バランスを提供します。ロックナットやコレットのような冗長な部品がない一体型の構造と滑らかな外観により、風圧や不均衡が大幅に減少し、非常に高速な加工に適しています。

3. メンテナンス性と価格：長期的な利益の包括的評価

メンテナンス性は、ツールホルダーが精度とサービス寿命を維持する能力にとって重要です。ERやSKのようなコレットタイプのツールホルダーは、コレットやナット内にチップを保持しやすく、ツール交換のたびに注意深い清掃が必要です。これを怠ると、クランプ精度やツールホルダーの寿命が損なわれる可能性があります。一方、油圧式や収縮フィットのツールホルダーは、比較的閉じた構造を持っているため、清掃やメンテナンスが容易です。

価格とコストは、ディストリビューターとエンドユーザーの両方にとって非常に重要な要素です。

ERコレットツールホルダー：これらは最も手頃で、最も広い適用範囲を持っていますが、クランプ力、クランプ精度、組み立ておよび分解速度に関しては性能が平凡です。
SK/SEツールホルダー：クランプ精度が向上していますが、他の性能パラメータの改善は限られています。
サイドロックツールホルダー：それらはシンプルな構造と迅速な組み立ておよび分解を持ち、主にUドリリングなどの重切削作業に使用されます。しかし、動的バランスと精度保持が悪いため、8,000 rpmを超える加工速度には不向きです。
パワーツールホルダー：彼らは重要なクランプ力の利点と良好な拡張性を提供しますが、組み立てと分解が遅く、動的バランスとクランプ精度が悪いため、仕上げには不向きです。
バックプルツールホルダー：優れたクランプ精度と動的バランスを提供しますが、クランプ力が弱く、組み立てや分解が非常に面倒です。
油圧ツールホルダー：優れたクランプ精度と力を提供し、最速の組み立ておよび分解速度を持ち、メンテナンスも容易です。しかし、動的バランスは平均的であり、15,000 rpmを超える高速加工には不向きで、高価です。収縮フィットツールホルダー：優れたクランプ精度と力、優れた動的バランスを提供し、メンテナンスも容易です。しかし、組み立ておよび分解速度は収縮フィット機の性能に依存し、専門の収縮設備が必要であり、初期投資コストが高くなります。
油圧スクリュー式ツールホルダー：これらは、クランプ力、精度、組み立ておよび分解の速度、拡張性を組み合わせています。ダイナミックバランス性能はシュリンクフィットツールホルダーほど良くありませんが、20,000 rpm未満の加工速度には十分であり、比較的メンテナンスも容易です。主な欠点は高価格です。

4. エアフローと振動低減：特別な作業条件における勝利の方程式

エアフローは、金型およびダイ加工や複雑な構造部品の機械加工において重要であり、深いキャビティや狭い領域内での工具のアクセス性を決定します。この点において、スリーブフィットツールホルダーは、そのスリムなデザインにより、疑いの余地なくチャンピオンです。同じエアフロー性能を考慮した場合、スリーブフィットツールホルダーは他のタイプのツールホルダーと比較して、はるかに優れた全体的な性能を提供します。

減衰および振動低減特性は、ワークピースの表面仕上げおよび寸法精度に直接影響します。加工中の振動が低いほど、切削プロセスは滑らかになり、工具の寿命は長くなります。

油圧ツールホルダー：内部の油圧液が振動の伝達を効果的に吸収しブロックするため、優れたダンピングおよび振動低減性能を示します。
部分的に回転するツールホルダー：これらは内部ダンピングゴムリングを利用して振動を減少させますが、接触面積が小さいため、その効果は油圧ツールホルダーに比べてやや劣ります。
コールドプレス工具ホルダー：これらは異なる材料間の振動周波数の違いを利用して振動の伝達を部分的に減衰させますが、その効果はさらに検証される必要があります。

5.結論：完璧なツールホルダーは存在せず、最も適したものだけが存在する。

要約すると、市場に出回っている単一のツールホルダーは普遍的に適用可能ではなく、すべての作業条件に適合させることは不可能です。したがって、プロの工作機械アクセサリーのディストリビューターとして、さまざまなツールホルダーの性能特性を十分に理解し、特定の顧客の加工要件、工作機械の条件、および予算に基づいて最も適切なツールホルダーの選定を提供することが、顧客満足度と競争力を向上させるための鍵となります。さらに、ユーザーが良好なツールホルダーの使用とメンテナンス習慣を身につけるように指導することで、ツールホルダーの寿命を効果的に延ばし、その価値を最大化することができます。

OLICNC®は、工作機械用のツールホルダーおよび木工機械用のコンポーネント、ならびにローカルマシンアクセサリーを主に製造しており、機械および工具のラインに属しています。OLICNC®の主な製品は、旋盤、フライス盤、ドリル、研削、ボーリング、プランニング、CNCマシンまたはマシンセンターに必要なツールホルダーであり、さまざまなスプリングコレット、コレットチャックセット、ミルホルダー、タッピングコレット、粗または精密ボーリングヘッド、ドリルチャック、ライブセンターなどが含まれます。一方、OLICNC®は、旋盤チャック、スチールクランピングキット、マシンバイス、ベンチバイス、分割ヘッド、ロータリーテーブル、マグネットチャックなどのマシンアクセサリーも供給できます。OLICNC®のこれらのアイテムは、さまざまな一般的なサイズのシリーズで提供されています。上記の既存のものに加えて、OLICNC®は納品されたサンプルや図面に基づいて商品を製造および供給することもできます。