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工具修理における、サブトラクティブCNC vs ハイブリッドCNC-AM

2025-07-24
Latest company news about 工具修理における、サブトラクティブCNC vs ハイブリッドCNC-AM

PFT、深セン

最新の会社ニュース 工具修理における、サブトラクティブCNC vs ハイブリッドCNC-AM  0

2025年、生産ラインを円滑に稼働させるには、高コストの重要工具の寿命を最大化する必要があります。切削工具は必然的に摩耗し、部品品質の低下、スクラップ率の増加、そして交換のためのコストのかかるダウンタイムにつながります。従来のサブトラクティブCNC加工は、長い間工具の修理と再生の標準でしたが、統合されたハイブリッドCNC-アディティブマニュファクチャリング(AM)システムの登場は、有望な代替手段を提供します。ハイブリッドシステムは、従来のフライス加工/旋盤加工と、レーザークラッディングやワイヤアークアディティブマニュファクチャリング(WAAM)などの指向性エネルギー堆積(DED)AMプロセスを、すべて単一の機械プラットフォーム内で組み合わせます。

2つの方法

 

  • サブトラクティブCNC修理: 摩耗した部分は、元の形状を復元するために5軸マシニングセンタで削り取られました。工具パスは、新品の工具のCADモデルから生成されました。
  • ハイブリッドCNC-AM修理: 摩耗した部分は、まず軽加工で準備されました。次に、欠落した材料は、専用のハイブリッドCNC-AMマシン(例:DMG MORI LASERTEC、Mazak INTEGREX i-AM)でレーザーベースのDED(粉末供給)を使用して再構築されました。対応する工具鋼合金粉末が堆積されました。最後に、堆積された材料は、同じセットアップ内で正確な最終形状に仕上げ加工されました。堆積パラメータ(レーザー出力、送り速度、オーバーラップ)は、最小限の熱入力と希釈のために最適化されました。
  • 形状: 修理前後の形状は、高精度光学CMM(座標測定機)を使用してスキャンされました。寸法精度は、CADモデルに対して定量化されました。
  • 表面完全性: 表面粗さ(Ra、Rz)は、接触式表面粗さ計を使用して切削方向に対して垂直に測定されました。マイクロ硬度(HV0.3)プロファイルは、修理ゾーンと熱影響部(HAZ)全体で測定されました。
  • 材料特性: 修理箇所の断面が準備され、エッチングされ、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡(SEM)で検査され、微細構造、気孔率、および接合完全性が評価されました。
  • プロセス時間: 各修理プロセス(セットアップ、機械加工、ハイブリッドの堆積、仕上げ)の合計機械時間が記録されました。
  • 参照データ: 結果は、工具性能に関する公開されたベンチマークおよび確立された修理基準と比較されました。

3.1 寸法精度と形状復元

  • 3.2 材料特性と微細構造
  • 3.3 プロセス効率

4 考察

この比較研究は、ハイブリッドCNC-アディティブマニュファクチャリングが、高価値切削工具の修理、特に複雑な形状や局所的な損傷が大きい工具に対して、従来のサブトラクティブCNC加工に代わる強力で優れた代替手段を提供することを示しています。主な発見は、ハイブリッドCNC-AM:

  • 複雑さに対する優位性: ハイブリッドCNC-AMの大きな利点は、複雑な形状や局所的な深刻な損傷(欠け、破損したエッジ)のある工具を修理することにあります。アディティブ機能により、コア工具本体を損なうことなく、ターゲットを絞った修復が可能になり、元の高価な材料と形状の多くを保持できます。これは、サブトラクティブ方式では根本的な再設計なしには実現できません。
  • 材料性能: 適切な硬度と健全な微細構造を持つ工具グレード合金の堆積の成功は、ハイブリッド修理の技術的実現可能性を確認しています。制御された熱入力は、母材への有害な影響を最小限に抑えました。
  • プロセス時間のトレードオフ: サブトラクティブ方式は、単純な摩耗に対してはより高速ですが、ハイブリッドは複雑な修理に対して競争力を持つか、より高速になります。その価値は、時間だけでなく、サブトラクティブのみの方法ではスクラップになる可能性のある工具を救済することにあります。
  • 制限事項: この研究は、技術的な実現可能性と初期特性に焦点を当てました。実際の切削条件下での長期的な性能データ(新品工具およびサブトラクティブ修理と比較した耐摩耗性と疲労寿命など)が不可欠です。ハイブリッドCNC-AM装置の初期資本コストも、標準的なCNCマシンよりも大幅に高くなっています。粉末材料コストも要因ですが、工具自体の材料節約によって相殺されることがよくあります。
  • 実用的な意味合い: 複雑で高価値の工具を大量に扱うメーカーにとって、ハイブリッドCNC-AM修理能力への投資は、交換コストと工具在庫を削減するための説得力のあるケースを提示します。これは、再機械加工だけでなく、真の修復を可能にします。より単純な工具や、それほど複雑でない摩耗の場合、サブトラクティブ方式は効率的で費用対効果の高いままです。

サブトラクティブCNCは、より単純な摩耗パターンに対して効率的ですが、ハイブリッドCNC-AMは、複雑な工具修理アプリケーションに大きな価値をもたらします。推奨事項は、メーカーが特定の工具ポートフォリオと故障モードを評価することです。実装は、交換コストが高い複雑な形状の高価値工具に焦点を当てる必要があります。 さらなる研究では、運用環境での長期的な性能検証と、工具寿命の延長を組み込んだ詳細な費用便益分析を優先する必要があります。