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Dec 22, 2023

CNC 機械加工部品の品質管理には、ほとんどの機械工場が三次元測定機 (CMM) を使用しています。 CMM は、完成した部品の形状と寸法が元の設計と一致していることをチェックし、顧客が欠陥部品を受け取っていないことを保証します。 最もわずかなエラーも特定し、機械工が欠陥のある部品を再加工できるようにします。

しかし、機械工場のオーナーにとって、CMM は完璧なソリューションとは程遠いです。 この種の検査は顧客にセキュリティを提供しますが、機械工の高レベルの生産性を保証するものではありません。 なぜ？ 加工後にエラーを特定したということは、コストを回収するにはすでに手遅れであることを意味するからです。 CMM マシンが否定的な結果を返したために部品を再加工する必要がある場合、その部品の価値は半分に減ります。 予想の 2 倍の時間がかかり、材料も 2 倍かかります。

代替ソリューションは、工作機械プロービング システムを使用した機上検査です。 工作機械プロービング システムは、CNC 機械自体に取り付けられた測定装置で、部品のセットアップや加工プロセス中および加工プロセス直後の寸法の測定に使用されます。

CMM ボトルネックの緩和

品質管理を CMM に限定することには重大な欠点があり、労働時間と材料コストが単純に 2 倍になる以上に問題が拡大する可能性があります。 忙しい工場では、どの CNC マシンでも、1 セットの部品がマシンから取り外されるとすぐに、新しいセットアップが割り当てられる可能性があります。 CMM が後で一部の部品を拒否した場合、機械工は機械が利用可能になるまで待つ必要があり、さらに悪いことに、別のジョブを中断してから機械のセットアップを最初からやり直す必要があります。 不合格のワークピースは生産速度を低下させ、多くのジョブを遅らせるドミノ効果を引き起こす可能性があります。

また、店内のすべてのジョブが同じマシンまたはマシンのグループからの検査を必要とするため、CMM に依存すると長い行列が発生する可能性があります。 CNC マシン自体に検査を組み込むことで、検査の負担を複数のシステムに分散したり、場合によっては CNC マシン全体で処理したりできるため、CMM のボトルネックを緩和できます。

効率の向上

CMM の使用は通常、ワークピースが幾何学的および寸法仕様を満たしていることを確認するため、特に精密機械加工の際の品質管理に必要です。 しかし、機上検査は CMM を置き換える必要はありません。 代わりに、単独で、または CMM と連携して動作して、検査と製品サイクル全体をより効率的にすることができます。

工作機械のスピンドルまたはタレットに取り付けられた工作機械プロービング システムは、工場に多くのメリットをもたらします。 このシステムは、ワークピースの識別とセットアップに使用できます。このプロセスは手動では 10 分かかる場合がありますが、プローブを使用するとわずか数秒で完了します。また、加工サイクル中およびその直後、ワークピースがワークテーブル上にあるときに形状を測定できます。

プロービング システムは、ワークピースの表面状態の監視や自動オフセット補正の開始などのタスクも実行できます。 さらに、多くのプロービング ルーチンは加工プロセスを中断しないため、中断することなく検査を実行できます。

プローブが役立つのは、重大なエラーを早期に検出するため、直ちに無駄が削減され、その後 CMM が使用される場合に CMM が部品を拒否する可能性が減るためです。 CMM が使用されている場合、プローブを使用すると、品質管理スタッフがサンプリング レートを下げることもできます。 たとえば、CMM 上の部品 20 個に 1 個ではなく 50 個に 1 個を検査することができ、考えられるエラーのほとんどは機上のプローブによって検出され修正されることがわかっています。 したがって、機上検査を導入すると、CMM のボトルネックを緩和しながら総検査時間を短縮できるため、部品の出荷が速くなり、工場の生産性が向上します。

後加工の精度向上

機上検査はほぼすべての CNC 加工状況で有益であり、故障した部品を廃棄しなければならない可能性が大幅に減少します。 ただし、プローブ システムは、鋳造または鍛造部品のフィーチャを精密に加工する場合に特に価値があります。

押し出し金属のワークピースから部品を機械加工することは別のことですが、鍛造または鋳造部品の機械加工はまったく別のことです。 これらの金属加工プロセスではユニット間でわずかなばらつきが生じる傾向があるため、CNC マシンがわずかに異なる各部品を適切に調整できることが重要です。

機上検査システムは、部品間に幾何学的な差異がある場合でも、二次工程としての機械加工時に精度を保証します。 これは、圧力ダイカストやインベストメント鋳造で作られた部品に特に役立ちます。

金型の精度向上

機上検査は、射出成形やその他の成形プロセス用の金型の製造において特に貴重な資産です。 プローブを使用すると、コアやキャビティを加工する際の精度が向上し、成形品の品質が向上し、低品質の金型によって生じた欠陥を修正する必要があるプラスチック部品の後処理への依存度が低くなります。

金型の作成では、金型コンポーネントの CNC 加工前、加工中、加工後にオンマシン プローブの恩恵を受けることができます。 加工前に、プローブは部品の向きと回転を決定するだけでなく、ワークピースの位置を特定できます。 加工中に、温度の変化に応じて切削工具を自動的に再調整し、オフセットを更新します。 また、部品が CNC マシンから出される前に、プローブは電極の状態のチェックや検証などの金型固有のタスクを実行できます。 それぞれの機能により金型の製作精度が向上し、ひいては成形品の品質が向上します。

したがって、機上検査を使用すると、機械加工された金型の品質、再現性、精度が向上すると同時に、望ましい許容誤差を超えた形状になる可能性がある温度変化によって引き起こされる変動を管理し、対処するのに役立ちます。

加工精度の向上

要約すると、CNC 機械の機上検査システムは機械工場にとって非常に価値があります。

ラピッドプロトタイピングと少量生産を専門とする 3ERP は、精密加工にレニショー工作機械プローブを使用しています。 この戦略を採用して以来、生産性が向上し、部品をより早く出荷できるようになりました。 CMM は依然として 3ERP の品質管理手順において重要な要素ですが、オンマシン プローブは検査機能の点でスタンドアロン マシンと実質的に同等でありながら、CMM への負担を軽減しました。 重要なことに、この動きは機械工場と顧客の両方に利益をもたらしました。

詳細については、www.3erp.com をご覧ください。

著者: Ronan Ye – ラピッド プロトタイピングおよびラピッド マニュファクチャリングのエキスパート

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