―スペシャリスト―愛知製鋼
電極製作や手仕上げ省く

2016年8月10日

熱間鍛造金型を直彫り

トヨタグループ唯一の素材メーカーである愛知製鋼は、特殊鋼に加えて、自動車のエンジンや足回り部分に使用する鍛造部品も手掛けている。「月間１万型を生産、消費する」という金型部門では、高い品質と生産性を実現するために、放電加工から直彫りへの置き換えを進めてきた。最近では、５軸マシニングセンタ（MC）を導入し、直彫りの領域をさらに広げている。

工程短縮で品質安定

三井精機工業製の５軸MC

熱間鍛造金型を製造する金型部門では、90年代から、放電から直彫りへの置き換えに取り組んできた。その目的は、電極製作や手仕上げ工程が省け、工程集約による品質安定化、コスト低減、リードタイム短縮が図れるからだ。しかし、「クランクシャフトやプロペラヨークなどは置き換えできたが、ギア物金型は小径、深彫りでうまくいかなかった」と第２生産技術部の伊藤人史氏は話す。

ギア物金型は、最小隅R0.5㎜、加工深さが30㎜と、３軸MCでは工具がたわみ、規格内の精度を出すのが困難だった。そこで、短い工具突出し量で加工できる５軸MC（三井精機工業製「Vertex550‐5X」）を導入した。

５軸ＭＣは、３軸ＭＣにはない多くのメリットがある一方、加工パスや精度など解決すべき課題も多かった。５軸ＭＣを使いこなすために、加工パスや段取り方法の確立のほか、とくに熱変位の抑制と、振れ精度や振動など機械の特徴をよく理解する、この２つに注力して取り組んだ。

５軸MCで加工したギア物金型

熱変位の抑制は、三井精機工業と共同で熱源を把握し冷却機構の改善を徹底したことに加え、非接触式工具測長機を２台搭載し、加工中の熱変位量を捉え、ＸＹＺ３軸の加工点を補正する技術を開発した。また、機械特性の理解では、「主軸の振れや振動、加工点の切削動力を測定することで機械が持っている特性を理解し、最適な加工条件を設定できるようになった」と伊藤氏は話す。

こうした技術課題を解決すると共に、５軸ＭＣを使いこなす技術を向上させた。その結果、精度、品質は大幅に安定。面粗度に関しては、放電加工でRz（平均粗さ）6.0μmだったのに対し、3.0μｍまで向上した。また、工程集約が可能となったことで、加工費は約３割低減でき、リードタイムも５日間短縮した。

今後はこの技術を応用し、冷間鍛造金型にも挑戦する考え。すでに超硬合金の直彫り化を始めており、「ギアの需要はますます増加していくことが考えられるので、そうした動きに対応できるように取り組んでいきたい」としている。