カスタムチャック jaws で高トルクCNC旋削におけるワークスリップ問題を解決する方法

2025年には、 CNC旋盤加工業者 の60%以上が 高硬度鋼材 や深溝形状の切削時に滑りが発生すると報告しています。一般的なハードチャックの場合、過剰なクランプ力が必要であり、ワークの変形リスクが伴います。

方法論

1.テスト設定

・ワーク：4140鋼製シャフト（ϕ50×300mm、HRC 28〜32）、3条の縦溝付き

・設備：

CNC旋盤：ドゥーサン・プーマ 2600SY（スピンドル出力15kW）

トルクセンサー：Kistler 9129AA（0〜600N・m範囲）

• 設計：

ノッチ付き：1.2mmピッチの歯付き焼入れ鋼（インクルード角60°）

油圧式：圧力作動式タングステンカーバイドピン

ポリマーコーティング：0.8mm厚のポリウレタン層

2.試験プロトコル

• 増加するトルク（200〜500N・m）における標準ジャウでのベースライン滑り試験

• 同じ切断条件でカスタムジャウを使用して試験を繰り返す：

荒旋盤加工：3mm DOC、0.3mm／回転

溝入れ：幅5mm、深さ8mm

結果と分析

1.スリップ量のしきい値

• 標準チャック：320N・mでスリップ（ワークの移動量0.8mm）

• ラインチャック：450N・mまで保持（40％の改善）

• 油圧チャック：最大試験トルク500N・mでもスリップなし

2. 表面保護

ポリマーコーティングチャックは目立つ痕跡を残さず（Ra 0.8µm）、ラインチャックによる微小な凹み（Ra 2.4µm）と比較可能。

議論

1.コストと利益のトレードオフ

• ラインチャック：既存のチャックボディーを保有するショップに最適（1セット350～500ドル）

• 油圧チャック：2,200ドル以上のコストがかかるが、多品種生産には正当化される

• ポリマー・チャック：仕上げ面には最適だが、週1回のコーティング交換が必要

2. 制限事項

円筒状ワークを対象としたテスト。不規則な形状にはハイブリッドソリューションが必要な場合があります。

結論

高トルク旋削加工に適した製品：

• ノッチ付きチャックは最もコスト効果の高いアップグレードオプションです

• 油圧システムは重要工程において確実なクランピングを実現します

• ポリマーコーティングは低トルク条件下でも精密面を保護します

今後の研究では、多品種生産に向けたクイックチェンジシステムの検討が必要です。