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ベリカットの最適化 VS 適応制御

 
(積極的な加工負荷調整 vs 消極的な加工負荷調整)
 
一見すると、適応制御(AC)技術はソフトウェア最適化の代わりとしてうまくいくように思われます。結局のところ、ACはリアルタイムで切削状況を認識し、送り速度を調整するもので、CNC工作機械に直接つなげられます。
 
しかし、AC技術への投資をお考えなら、考慮すべき問題点が多々あります。第一に、設定とメンテナンスの費用です。それぞれのCNC工作機械ごとに専用のACを用意しなければならず、工作機械1台あたり数十万円の支出になります。次に、それぞれを個別にインストールして設定しなければなりません。ACの応答性は機械やコントローラごとに異なります。ACの設定が終わり、最終的に正常稼働した後も、他の電気機械系と同様に、調整、信頼性、メンテナンスについての配慮が必要です。
 
次に、AC技術は「受身」のシステムです。 ACでは、スピンドル駆動モーターからのフィードバックに基づいて、送り速度を調整します。つまり、スピンドル駆動が一定負荷を保つよう送り速度を調整します。このタイプの最適化は、正面フライスや大型エンドミルのように重い負荷のかかる剛性のある工具には適切です。
 
しかし、スピンドル負荷の最適化は、様々な切削状況で最善の送り速度を常に用意できるとは限りません。たとえば、傾斜面加工では常にスピンドル負荷が急激に増えるとは限りません。 工具を材料に押しつけることがだんだん難しくなって軸方向モータの負荷が増えますが、スピンドルの回転が同じように難しくなるわけではありません(図1)。スピンドルの回転が難しくなってしまうのなら、防護シールドの後ろに隠れた方がよいでしょう。

 

 

 

 

 

図1:接線方向の力(スピンドル負荷)は端面切削による影響を大きく受けません。ACではスピンドル負荷を使って送り速度を制御するため、劣悪な切削状況を検出できず、それに応じて送り速度を落とすことはありません。

もう一つの例は、 最先端の超硬インサート切削工具を使った加工です。この工具は切削の自由度が高く設計されており、大量の材料除去でも大きな馬力を必要としません。これらの工具の目的は最適なチップ厚で切削することにあります。しかし、チップ厚が大きくなりすぎると、刃先がすぐに破損してしまいます。これは結局、早期の工具破損につながります。スピンドルで増加する負荷は、たとえ送り速度が速すぎる場合でも、無視できるほど小さいため、スピンドル負荷は最大送り速度の指標としては使えません。ACが送り速度を調整する時点では、遅すぎるのです。
 
結論として、AC技術は、あらかじめ設定した限界をスピンドル負荷が超える場合における調整に限定されます。加工処理中に、実際の切削状況がどうなっているかという「認識」がないため、各切削ごとの理想的な送り速度を正確に決定できないのです(図2)。
 

 

 

 

 

 

 

 

図2:AC技術は、あらかじめ設定したスピンドル負荷の許容値に基づいて、理想的な送り速度を選択します。

 

一方、オプティパスは、ツールパスの各セグメントごとの個別の切削状況に基づいて、送り速度を自動的に調整します。3次元の検証技術に基づいて送り速度を最適化するのは、この製品だけです。スピンドル駆動モーターからのフィードバックに対して受身で反応するのではなく、材料除去量、切削の深さ、幅、角度など、現在の切削状況に基づいた最適な送り速度を、オプティパスでは割り当てます 。
 
スピンドル負荷を一定に保つのではなく、オプティパスでは工具負荷を一定に保ちます。傾斜面加工の例では、一定のカッター負荷により、ずっと安全な送り速度を算出します。先端技術のフライス工具では、工具負荷を一定に保つことで工具寿命が延びます。切削中のチップ厚さを一定に保つことが望ましい場合もあります。これはオプティパスには簡単な仕事ですが、ACではできません。
 
送り速度の最適化をするには、オプティパスはたいへんコストパフォーマンスに優れたソフトです。少ないソフトウェアライセンスで、様々なコントローラを装備した全ての種類の何十というCNC工作機械に対して、最適化機能を提供できます。1本のACは1台の工作機械だけに制限されます。
 
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