シェル部品の機械加工およびバリ取り方法

シェル部品の加工特性とバリ特性の総合的な解析に基づいて、機械加工によるアクティブバリ取り技術を提案し、シェルの穴、表面、溝などの代表的な部品に適したバリ取り方法と工具を組み合わせて検討します。実際の生産では、加工プロセスのソースから段階的な制御を実行し、パッシブバリ取りをアクティブバリ取りに変更し、バリ取りの機械化を実現し、労働量を削減し、製品加工の品質を向上させます。

前文
シェル部品は複雑な構造と高い加工精度が特徴です。先端製造技術の応用・推進に伴い、製造業における競争はますます激化し[1]、製品の品質や加工効率に対する顧客の要求も高まっています。しかし、当社のバリ法は依然としてヤスリ、ボンド砥石、ヘラ、ワイヤーブラシ、ニードルブラシ、研磨ベルト、砥石などの研磨材を使用した工具を使用し、製品の加工部分のバリを手作業で除去しています。現時点では、この方法では顧客のニーズを満たすには程遠いのが現状です。支店工場では、バリ取りがシェルの清浄度を向上させる重要な要素であることに徐々に気づき始めました。バリ取りの効果と品質をいかに向上させるかが重要な課題となっています。最終加工の品質と外観の品質は非常に重要です。調査によると、現在の清浄度管理の重要なリンクでは、アクティブバリ取り技術 [2] を使用して、加工中に発生するバリを除去し、部品の加工品質を向上させ、バリによって引き起こされる清浄度の問題を回避できます [3]。

伝統的なバリ取り方法
シェル部品の製造工程では、加工面の接合部にバリやバリが必ず発生します[2]。バリ取りの内容は主にシェル部品の加工部分の周囲に生じたトゲやバリを除去することです。シェル部品の場合、主な加工フィーチャは穴、面、溝であり、バリは主にこれらのフィーチャのエッジに存在します。従来のバリ取り方法は比較的後進的であり、加工効率が低く、製品の納期や加工品質に直接影響します。シェルねじのバリ取りの従来の方法を表 1 に示します。

表 1 シェルねじのバリ取りの従来の方法

貝バリの分類
切削工程におけるバリの外観形状と大きさの要件（図1を参照）に従って、機械加工工程におけるバリは、そのサイズに応じて微小バリ、小バリ、および大バリに分類されます（表2を参照）。

Hはバリ高さであり、ワークの端子面と断面で測定したバリ断面プロファイルとの間の最大距離です。 Bはバリ根元の厚さであり、ワーク終端面で測定したバリ凸点からワークの理想加工面までの距離である。 rはバリ根元円の半径であり、断面で測定されるバリ断面寸法の一つです。
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加工バリ取り方法
加工はバリの発生源であり、バリ管理の重要なポイントでもあります。バリ取りの加工品質をさらに向上させ、部品の加工効率を確保するために、シェル部品の加工品質を確保するのに役立つ数値制御加工方法が採用されています。バリサイズの分割方法に従って、大きなバリから小さなバリ、小さなバリからなしへの原則[3]に従って、段階的な制御と除去を実行します。

シェルバリ管理の基本原理：まず、加工中に発生する大きなバリを除去し、小さなバリや微細なバリの発生を減らし、後のバリ除去の作業負荷を軽減する必要があります。第二に、加工中に大きなバリが発生しないように、加工中に工具が鋭利でなければなりません。大きなバリが発生した場合は、バリのサイズが制御可能な範囲内に収まるように、適時に工具を交換する必要があります。最後に、加工プロセスでは、バリの方向が特定の方向になるように、特定の加工原則に従う必要があります。部品の取り外しが容易になります。具体的な方法は以下の通りである。

(1) 最初の穴の裏側シェルは穴加工が主であり、穴の内側や加工面のエッジにバリが現れることが多いです。このような加工では、穴を加工してから表面を加工する方法により、加工面のバリを少なく、バリをなくすことができます[4]。

(2) 処理順序を調整します。交差または交差する穴システムの場合、通常、2 つの穴の接合部にバリが発生します。この種のバリの管理原理は、バリが観察しやすく除去しやすい位置に発生するように加工順序を調整することです。

(3) ツールパスを変更します。アップカットフライス加工は歯の摩耗が早く、加工面の品質が悪くなります。クライムミーリングはアップミーリングのようなカッター歯の滑り現象がなく、加工硬化度が大幅に軽減され、加工面品位が向上します。

(4) 切削パラメータの最適化シェル部品の加工中に選択された切削工具と切削パラメータに応じて、CNC 工具の切削パラメータライブラリが確立され、加工中のバリのサイズと形成を現場でより適切に制御できるようになります。

シェル部品の代表的な形状のバリ取り方法
シェルパーツは主に、穴、表面、スロットの 3 種類のフィーチャの重ね合わせによって形成されます [5]。穴の機能は主に油圧動力を提供し、オイル回路を通じて動作を提供します。表面特徴は主に、シェル部品の実体を形成する接続穴と穴システムの特徴です。溝の特徴は主に接続穴と穴システムの間の接続であり、これは便利ですオイル回路が接続されています。

5.1 穴形状のバリ取り方法

(1) 穴特徴の分類穴は、シェル部品の最も一般的な特徴の 1 つです。加工の複雑さに応じて、穴は単純な穴システムと複雑な穴システムに分類できます。単純細孔系は主に細孔を構成する単一の要素から構成され、構造は単一です。複雑な細孔システムは複数の要素から構成され、複雑な構造を持っています。

(2) 穴バリの特徴穴フィーチャは主にドリル加工により加工され，バリは主に穴フィーチャのエッジに存在する [6]．単純穴システムの加工要素は単一であり、バリは主にドリル穴とドリル穴の部分に集中します（図 2 を参照）。各処理ステップのエッジ。

画像 a) バリへの穴あけ b) バリからの穴あけ
図 2 バリの穴あけと穴あけ

(3) 穴バリ特徴の除去方法 ① 簡易的な穴バリ特徴の除去方法。単純穴系のバリは主にドリル穴やドリル穴に集中します。ドリル加工されたバリのサイズは比較的小さく、バリは主に部品の加工面に存在します。このようなバリを除去するには、特別な丸めおよび面取りツールを使用して、穴の加工後に生成されるバリを除去するための対応する加工プログラムをコンパイルします。ドリルでバリを除去するドリルビットのサイズが比較的大きいため、バリを除去するのは困難です。シェルの実際の加工条件に応じて、ドリルビットが穴あけプロセス中にバリを確実に除去できるように、穴あけプロセス中のドウェル時間を長くすることができます。 ②複雑な気孔系バリの除去方法。複雑な穴の加工中に、小さなフィーチャが組み合わされることがよくあります。従来の加工方法では、部品の加工特性に応じてさまざまな直径の工具を使用して加工します。そのため、加工時に発生するバリが各部に集中しやすくなります。また、異なる径で加工した部品のエッジ部分では、より大きなバリが発生します。このようなバリの発生を低減するには、シェル部品の加工特性を把握し、専用の組み合わせツール（図3参照）を設計することで、穴システムの加工と成形を一度に行うことができます。これにより、ホールシステムの加工効率が向上するだけでなく、バリの発生も軽減されます。バリが発生するため、その後のバリ取り作業の負担が軽減されます。

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a) フィーチャーホールシステム b) ツール
図 3 複雑な穴システムとその特殊な組み合わせツール

5.2 表面形状バリの管理と除去方法

(1) 表面特徴の分類表面はシェル部品を構成する基本要素であり、主にシェル部品の外表面に存在します。それらの規則性に従って、それらは規則的な平面と不規則な平面に分類できます。規則的な平面とは、主に境界のある規則的な形状の平面を指します。凹凸面とは主に加工過程における曲面を指し、この種の面は凹凸のあるものである[7]。

(2) 表面バリ特徴表面特徴は主にフライス加工により加工されており、主にエッジ部分にバリが発生します。通常の平面を加工した後、バリは主に平面のエッジに存在します。凹凸面を加工した後、バリは主に凹凸面のエッジに存在する。このようなバリは非常に隠蔽され、加工中に除去するのが困難です。

(3) 表面バリの除去方法 ①通常の表面バリの除去方法。通常、正面フライスを使用して部品の輪郭に沿って規則的な表面を加工するため、発生するバリは主に表面のエッジに集中します。このようなバリの除去には、まずアップカットミーリングを使用して大きなバリの発生を軽減し、その後、対応する加工プログラムをコンパイルし、円弧を持った工具を使用して規則的な平面のエッジに沿ってバリを除去します。接触部分が滑らかでバリがないことを確認します。 ②表面の凹凸バリの除去方法。凹凸のある表面を加工すると、表面の高さが異なります。 R角の工具を使用して部品の形状に沿ってバリを除去する場合、削りすぎやバリが取れないことが起こりやすくなります。このために、専用のフローティングバリ取りツール [8] を設計・製作し（図 4 参照）、バリ発生部の特性に応じてバリ取り研削ヘッドを選択し（図 5 参照）、加工エッジに沿ったバリを除去します。明らかなバリや高さがなくなるまで部品を磨きます。

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図4 フローティングバリ取りツール

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図5 バリ取り研削ヘッド

5.3 溝形状バリの管理と除去方法

(1) 溝フィーチャーの分類溝フィーチャーは主に部品の表面と穴システムの接合部に集中しています。隠蔽性が高いため、実現される機能に応じて環状溝、特殊形状溝、T字溝に分けられます（図6参照）。主に環状溝[9]と特殊形状溝が挙げられます。ゴムリングの取り付けに使用します。組み立て工程では油漏れや油漏れがあってはいけないため、エッジのバリ除去の要件は比較的厳しく、エッジは均一で滑らかでなければなりません。 T 字型スロットは主に穴システム内に存在し、主に穴システム自体によってシールされます。ただし、組立工程中にゴムリングがT字型スロットの端を通過する必要があるため、バリが発生しないように、T字型スロットと穴の交差点が規則正しく滑らかである必要があります。エプロンを引っ掻く。

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a) 環状溝

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b) 形状の溝

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c) T スロット
図 6 スロット機能の分類

(2) 溝特有のバリの除去方法 ① 特殊な形状の溝バリの除去方法。特殊な形状の溝の加工は、主に部品の溝構造を制御するポイント位置に依存するため、部品の加工特性に応じて、特殊な多段Rナイフを設計します（図7参照）。特殊な形状の溝を加工した後、溝の形状に沿ってRナイフを使用し、リング溝の加工時に大きなバリを除去し、ウールホイールを使用して溝の形状に沿って研磨します。特殊な形状の溝のエッジが滑らかで均一であることを保証します。 ②リング溝のバリの取り方。リング溝が設計されるとき、それは穴システムまたは穴と同心であり、組み立てプロセス中に部品はリング溝によってシールされます。通常、穴システムとリング溝は一緒に加工されます。マシニングセンタを使用してRナイフを加工・設計・製作する場合、部品の形状に沿って同心円状にフライス加工を行い、部品の加工時に発生するバリを除去した後、ウールホイールを使用して形状に沿って研磨します。バリを除去するという目的を達成するためのリング溝。 ③T溝バリ取り方法。通常、穴システムには T 字型の溝が存在します。加工の際は穴系を先に加工し、最後にT字溝を加工します。バリは主に穴システムと T 字溝の接合部に集中しています。バリの除去を容易にするために、特別な溝カッター (図 8 を参照) が設計および製造されています。加工時に発生するバリを除去するため、刃先を0.02～0.03mm程度にカットします。

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図7 異形状溝バリ取り用多段Rナイフ

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図8 T字溝バリ取り専用溝ナイフ

導入効果
シェルの穴、表面、溝などのさまざまな側面のバリ取り研究を通じて、シェルの加工中のバリサイズの定量的な制御を実現し、加工中に発生する大きなバリを除去し、小さなバリや微細なバリを除去します。削減または排除されます。バリの発生を根本的に軽減し、手作業によるバリ取り作業の負担を軽減するという目的を達成します。代表的な部品での検証の結果、大きなバリの除去率は 90 パーセント以上、小さなバリと微細なバリは 20 パーセント以上削減され、手作業によるバリ取りの作業負荷は 30 パーセント以上削減されることが確認されました。

結論
この論文では、シェルのさまざまな部分の固有の特性を詳細に分析し、最初に大きなバリを除去し、次に小さなバリや微細なバリを除去して、加工プロセスでバリを少なく、またはゼロにすることを実現します。マシニングセンタのアクティブバリ取り方式の導入により、加工部品で発生したバリが効果的に除去され、シェルの不規則なバリ、低い加工効率、劣った清浄度といった生産のボトルネック問題が解決されました。最後に、シェルの代表的な部分のバリ取り方法をまとめ、シェルの穴、表面、溝に適したバリ取り方法とツールを実際の生産と組み合わせて検討します。これにより、手作業の時間と労力がかかる問題が解決されます。バリ取り。生産効率が大幅に向上し、良好な成果が得られました。

専門家のレビュー

この例のシェルパーツでは、内穴、平面、溝付きフィーチャーのエッジにバリが存在しており、従来の手動バリ取り方法は非効率的です。著者は、シェル部品の加工特性に応じて、機械加工によりバリを積極的に除去する方法を提案し、機械加工の発生源およびプロセスで段階的にバリを制御および除去し、製品の品質を向上させます。

記事のハイライトは機械加工によるアクティブバリ取り技術です。数値制御加工法に基づいて、シェル部品の代表的な部位のバリ特性をまとめ、シェルの穴、表面、溝に適したバリ取り方法を実生産と組み合わせて検討します。加工過程でバリを減らしたり、バリをなくしたりするためのツール。

シェル部品の加工・バリ取り方法