ブリッジミルズ:成功への架け橋

建築家が購入者のニーズや予算に応じて住宅を設計するのと同じように、工作機械製造業者も顧客の好みに基づいて機器を製造します。 しかし、立形マシニング センター (VMC) がフライス加工と穴あけの適切な仕事をし、価格が今年の設備投資予算を満たし、受け入れドアに適合するからといって、必ずしも最高の結果が得られるとは限りません。

最も関連性のあるものは何ですか? 工作機械の構造から予測可能な部品の品質と最大の金属除去率を実現します。 はい、どの CNC 機器の最適なパフォーマンスも、厳密な組み立て作業やテストと同様に、高品質のスピンドル、サーボ モーター、その他の電気機械コンポーネントの使用に依存します。 しかし、トップパフォーマンスの VMC のリストの最初に挙げるべきはその運動学的構造であり、ほとんどの購入者にとって、これは多くの場合、C フレームを使用するか、ブリッジ スタイルまたはダブルカラムに移行するかの 1 つの基本的な選択に帰着します。機械？

それで、違いは何ですか？ インディアナポリスに本拠を置くHurco North America Inc.およびTakumi USAの国内セールスマネージャーであるScott Camloh氏は、ブリッジミルとダブルカラムミルはY軸を完全にサポートしていると説明しました。 前者は通常、一体型の逆 U 字型鋳物で構成され、その上部が Y 軸レール システムと主軸ヘッドに取り付けられています。 ダブルカラム機械はサイズが大きいため、U 字型を形成するために 3 つの別々の鋳物を使用しますが、同じレベルのサポートを提供します。

いずれの場合も、このアセンブリは、一対の X 軸ガイドウェイ上でテーブルを運ぶ役割を担う、幅広だが比較的短いベース鋳物 (溶接物ではない) にボルトで固定されています。 この配置により、大きくて重いテーブル荷重に必要な安定性と剛性が提供され、同時に重い鋳造物が高い早送り速度と速い切削速度の慣性を吸収します。

「一体型の Y 軸構造は、切削振動を吸収する質量も提供し、機械全体の剛性を高めます」と Camloh 氏は述べています。 「さらに、機械のベース、つまり逆 U 字型の「脚」と二重に接触することにより、Y 軸のピッチがなくなり、不適切な機械のレベリングや不安定な基礎の影響が軽減されます。 X 軸の移動全体がベース鋳物の設置面積内に収まっており、C フレーム マシンによくあるサポートされていないテーブルのオーバーハングはありません。」

一方、一般的な C フレーム VMC は、機械ベース、垂直コラム、主軸頭の 3 つの鋳鉄コンポーネントで構成されています。 テーブルは、積み重ねられた X 軸と Y 軸の上に配置され、多くの場合、縦方向と横方向の移動の比率が 2:1 以上になります。 この配置は、テーブルが X 軸で支持構造を超えて自由に伸びることを意味し、その結果オーバーハングと「垂れ下がり」が生じます。 同様に、スピンドルの中心線からサポートまでの距離は通常、Y 軸のストロークと同じくらい長いため、熱変形が起こりやすくなります。

Camloh 氏は、ブリッジ型マシニング センターは剛性と熱安定性が優れているため、厳しい公差や優れた表面仕上げ、またはその両方が必要な部品を加工する場合、一般に同様のサイズの C フレーム VMC よりも優れたパフォーマンスを発揮すると付け加えました。 高速加工用途でも非常に効果的です。 「金型作業、航空宇宙部品、さらには医療部品の場合、特に硬化鋼や超合金などのより困難な材料の場合、BX シリーズのようなブリッジミルまたはダブルカラム機械が最良の選択となることがよくあります。」

Camloh とこの記事で引用されている他のいくつかの情報源が両方の機器スタイルを表していることを考えると、彼らの視点は驚くべきものに思えるかもしれません。 しかし、多くの C フレーム ミルを販売している工作機械の専門家も含めて、ほとんどの工作機械の専門家は、ブリッジの建設は、a) より正確で剛性が高く、b) 占有床面積が少なく、c) 工具寿命、部品の品質が向上し、金属除去率。 では、なぜ C フレーム マシニング センターが特に初心者の間で人気があるのでしょうか? 一言：価格です。

ノースカロライナ州シャーロットにある Okuma America Corp. のマシニング センター製品スペシャリストであるエロル バレル氏は、「C フレーム バーチカルは、ブリッジ マシンよりも製造コストがはるかに低いです。これが、他のどの要因よりも大きな市場がある理由です。」と述べています。ただし、必要なオプションをすべて備えたコモディティ VMC を積み込む頃には、多くの場合、価格はブリッジ ミルの価格にかなり近づいていることを認識することが重要です。これらの理由から、ブリッジ ミルの方がはるかに優れた投資となります。 」

それでも、資金が限られている起業家にとって、VMC は何もないよりはマシです。そのため、多くの店主は、余裕のあるものから始めて、ビジネスと収益が成長するにつれて、より高性能な工作機械にアップグレードします。 「高校時代と同じ車に乗っているわけではないですよね？」 バレル氏は冗談を飛ばし、Cフレームの所有者が一度ブリッジスタイルの構造に切り替えてしまったら、もう後戻りはできないと付け加えた。

「当社には、汎用グレードの C フレーム VMC を当社の GENOS M560-V マシンと交換した多くの顧客がいます。」と彼は言いました。 「いずれの場合も、工具寿命、部品品質、金属除去率の向上が見られました。しかし、同様に重要なのは機械の稼働時間です。C フレームは一般にブリッジやダブルコラム機械よりも剛性が低いため、摩耗が多くなります。」特に重い切削や一貫した高い送り速度では、裂け目が発生しやすくなります。その結果、メンテナンスコストが増加します。」

クラウス・ミラーもほぼ同じことを見ています。 ジョンフォード ブランドの CNC 機械の販売代理店であるオハイオ州ロレインの Absolute Machine Tools Inc. の営業担当副社長である同氏は、C フレーム機械の高い振動レベルが工具寿命に大打撃を与えるだけでなく、スピンドル ベアリングや工具寿命にも大きな影響を与えると指摘しました。その他の可動コンポーネント。 「ほとんどの人はこれを認識していないと思います。ブリッジミルと同じ切込み深さと送り速度をとろうとしますが、ブリッジミルでははるかに重い打撃が必要になる可能性があります。そのため、メンテナンスの手間が大幅に増えることがわかりました。標準の C フレーム タイプ VMC の場合、[ブリッジ ミルの場合よりも]。」

ミラー氏は、オハイオ州デイトンにある十数社の C フレーム垂直型ジョブ ショップの事例など、独自の顧客成功事例を共有しています。 「オーナーは最近の営業電話で、ジョンフォード DMC-2100H マシニング センターに投資した後はもう購入するつもりはないと私に言いました。」と彼は言いました。 「人間工学、メンテナンスコスト、全体的な剛性の観点からは、比較にならないと（オーナーは）言いました。」

ミラー氏は、ハーコ社やオークマ社の同僚と同じブリッジミルの利点のリストにチェックを入れ、さらにいくつかを追加しました。 その 1 つは、優れた切りくずの流れです。これは一見些細な点ですが、これによって毎週何時間もかかる手動のシャベリングや清掃が不要になります。 また、ブリッジミルは、オペレーターがテーブル上のどこにでも部品を取り付けることができ、しかも簡単にアクセスできるという点で、柔軟性も高いと同氏は述べた。 同氏はまた、一部の C フレーム機械の設置面積は、同等サイズのブリッジミルよりも最大 40% 大きく、貴重な床面積を食いつぶしていると主張しました。

少し驚くべきことに、この最後の点は、2 つのスタイルの機械間の価格差を埋めるのに役立ちます。 ミラー氏は、「C フレーム VMC の海上コンテナは非常に幅が広​​いため、最近の海上輸送量の増加により、二塔式機械に比べてステッカー価格が大幅に上昇することを意味します。実際、史上初めて、 「DMC 1200H や 1500H などの小型 DMC シリーズ マシンを在庫として注文し始めました。これは価格競争力の向上によるものですが、ブリッジ スタイルのマシンに注目するショップが増えているためでもあります。」

市場シェアの浸食が見られるもう 1 つの形式の工作機械は、ボーリングミルです。 製造現場では、溶接部や鋳物の奥深くまで到達するために、伸縮可能なクイルを備えたこれらの大型ホリゾンタルを長い間使用してきましたが、5 面アタッチメントを備えたダブルカラムのバーチカルのほうがコスト効率が高いだけでなく、より広範囲の加工が可能であることに気づいているショップもあります。ワークの。

「金型加工は引き続き橋梁と複柱市場を支配していますが、航空宇宙加工を専門とするショップや軍用の大型コンポーネントを製造するショップからも大きな関心を集めています」とミラー氏は述べています。 「ジョンフォードは、1 度または 5 度の増分で完全にプログラム可能なヘッドを提供し、水平方向と垂直方向の両方での自動工具交換をサポートしています。主軸台全体が移動してヘッドを拾い上げ、部品の 5 つの側面を一度に叩くことができるようになりました。単一の処理で、多くの扉が開かれます。」

これは、マサチューセッツ州サドベリーにある Methods Machine Tools Inc. の YASDA 製品マネージャー、Kevin Lichtenberg 氏が、すべてブリッジ スタイルの機械である YBM シリーズでターゲットにしているのは、金型と金型の作業です。 同氏は、マイクロセンターや中小規模のブリッジ型機械は常に金型工場に拠点を置くが、収益の流れを維持するためにより大きな仕事を引き受ける工場が増えており、より大きな作業範囲が必要になっていると指摘した。

「そこがYASDAの優れているところです。大容量の機械でもジグボーラーの精度が得られるのです」とリヒテンバーグ氏は語った。 「X 軸の移動距離が最大 3 メートル、Y 軸の移動距離が 1,200 mm である YBM 1218V ジグボーラーは比較的大型の機械ですが、エンベロープ全体にわたって 2 ミクロン以上の公差を維持できます。」

確かに、このレベルのパフォーマンスにはそれなりの値段がかかりますが、放電加工、研削、その他の二次的な作業を排除することを意味するのであれば、一部のショップは喜んで支払う金額です。 「あなたの工場が何を製造するにせよ、常に 1,000 分の 1 インチ以内の公差、特に真の位置公差を満たすよう努力しているのであれば、より正確な工作機械への投資を真剣に検討すべきです」とリヒテンバーグ氏は述べています。

ハイエンドのフライス盤やボーリング盤に対する熱意にもかかわらず、リヒテンバーグ氏は、彼が「三角形の中間の」ブランドと名付けた機器を運用して非常に成功しているショップがたくさんあることを認めました。 同氏は、これらの工作機械や他の工場の工作機械の選択を否定するつもりはないが、低コストの機械への投資では部品あたりのコストが最低になることはほとんどないということを業界が認識し始めていることを示唆した。

「工作機械が安価であると、実際には部品の製造コストが高くなる」と同氏は言う。 「まず第一に、これらの機械は遅いです。剛性構造の機械ほど速く送り込むことも、重い切削を行うこともできません。工具寿命も短いため、ダウンタイムが長くなります。また、部品の精度が本来より低い場合は、 、最初は正しくなかったために、より多くの手作業、より多くの検査時間、そしてより多くのやり直しが必要になります。」

これらすべてにはお金がかかりますが、支払っただけの価値はあります、とリヒテンバーグ氏は付け加えました。 「ハイエンド工作機械には持続力があります」と彼は言いました。 「彼らは何世代にもわたって同じ信頼性の高い切削を生産しています。このことを理解している機械工場のグループがあり、最高の設備に投資するという決定の結果、非常に利益を上げています。」

この C フレームの否定的な意見にもかかわらず、ブリッジミルではマスタードを切断できない用途がいくつかあります。 たとえば、特大のワークピースは C フレーム機械に簡単に取り付けることができます。 歴史的な人気により、自動化オプションも増える可能性があり、多くのオペレーターは特定の商品ブランドの VMC に精通しているため、有人での運用が容易になります。 また、ブリッジミルは製造現場に必要なスペースが小さいにもかかわらず、一般に C 字型のミルよりもかなり高いため、搬入ドアが小さすぎる工場にとっては問題が生じます。 これらはいずれも克服できない問題ではありませんが、購入の決定に重要な役割を果たします。

ニュージャージー州パインブルックにある Doosan Machine Tools America の営業部長である Andrew McNamara 氏は、近いうちに購入決定を自分の方向に進めたいと考えています。 同社は、有名なDNMラインナップの代替バージョンであるBVMシリーズ ブリッジミルを発表しました。これは、競争力のある価格で熱的に安定した高精度の立形マシニングセンターを必要とする作業現場、金型、および製造業者を対象としています。 。

「同様のマシンをNX IIブランドで当社のグローバルサイトで入手できましたが、北米市場には高すぎると感じたため、導入しませんでした」と同氏は語った。 「需要を考慮して、Doosan は NX モデルと同様の仕様の BVM 5700 をパッケージ化し、南北アメリカ地域により競争力を持って提供することができました。」

マクナマラ氏は、競合他社と同様に、あまりにも多くの機械購入者が価格だけに注目していると述べた。 こうした人々は、「それで十分だ」と考える店主や購買担当者の中に含まれますが、このような態度をとることで自分たちがすべてを犠牲にしていることに気づいていない可能性があります。 そして、この記事の他の人が示唆しているように、汎用機械では追加費用がかかる生産性向上機能の長いリストは、通常、ブリッジミルには標準装備されており、競争条件を平等にするのに役立ちます。

値札や機械のオプションはさておき、マクナマラ氏はもう 1 つの重要な点を提起しました。これは、今日のトロコイドの低力ツールパスの世界に特に関連しています。それは、時には、ただ独り占めする必要があるということです。 「私は最近、5 つの異なるプログラミング技術を比較する機械加工のデモンストレーションを見ました」と彼は言いました。 「多くの場合、従来の荒削りアプローチの方が効率的であることは明らかでした。」

同氏によると、問題は、軽量の C フレーム機械が金属除去の「乗り込んで耕す」方法を常にサポートしているわけではないため、プログラマーは、機械加工に必要な軸の移動量を増やすツールパスを使用せざるを得なくなることです。特定の部品の特徴により、ボールねじや駆動システムに追加の熱が発生します。 これは悪循環であり、最終的に一部の工作機械ブランドではコンポーネントの早期故障につながります。

結局のところ、ブリッジミルはより大きな柔軟性を提供するとマクナマラ氏は述べています。 どちらも剛性が高く、前述したように精度もはるかに高くなります。 わずかに高い価格を除けば、唯一のマイナス点は、ブリッジミルの Z 軸が完全に伸びた状態でより多くの「片持ち梁」を受けることですが、これを最小限に抑えるには、ワーク保持ライザーを介して短いワークピースをスピンドルの近くに持ち上げることで十分に簡単であると指摘しました。 「ブリッジミルの質量が大きいため、高調波が減少し、熱安定性、精度、工具寿命が高く、その他すべての欠点が簡単に相殺されます。簡単に言うと、ブリッジミルには、C フレーム機械に比べて大きな利点がいくつかあります。」

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