ソフトウェア最適化 VS 適応制御

 
カッター負荷一定 VS スピンドル負荷一定
 
表面上、適応制御(AC)技術は、 ソフトウェア最適化の代替案として通るように思われます。つまるところ、 AC はリアルタイムで切削状況を認知し、送り速度を調整するものです。AC は、CNC工作機械に直接つなげることができます。
 
しかし、AC 技術に投資をお考えなら、 考慮すべき問題点が多数あります。第一に、セットアップとメンテナンス費用です。 各 CNC 工作機械に独自の AC を用意しなければなりません。-これは、 各マシンごとに何百万もの支出になります。次に、それぞれを個別にインストール・ 設定しなければなりません。それらの AC は機械やコントローラごとに異なった動作をします。 ACの設定が終わり、最終的に正常稼働した後も、他の電気機械システムと同様に、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「反作用的」なシステムである点があげられます。 ACは、スピンドルドライブモータから受け取った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、スピンドルドライブが一定の負荷を保つよう送り速度を調整するのです。 この種の最適化は、正面削りや大型のエンドミルのように重い負荷のかかるような、大変精密な切削には適切でしょう。
 
しかし、スピンドル負荷の最適化は、様々な切削状況で、 常にベストな送り速度を出せるとは限りません。例えば、 傾斜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。 軸モータの負荷が増え、工具を材料上で押し進めることがだんだん難しくなるのです。 しかし、スピンドルを回転させることほど難しいわけではありません(図1)。 スピンドルを回転させるのが難しくなる時には、飛び散ったシールドの影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、端面切削によって大きな影響は受けません。 ACは、スピンドル負荷を使用して送り速度を制御するため、 劣悪な切削状況は検出できず、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、自由な切削用に設計されています (大量な切削を行うような馬力は要求できません)。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て、刃先がすぐに破損してしまう欠点があります。これは、結局、早期の工具破損につながります。スピンドル負荷は最大送り速度のインジケータとしては不足です。スピンドル上で増加していく負荷は無視してよいのです。-送り速度が速すぎる場合でも同じです。ACが送り速度を調整する時では遅すぎるのです。
 
下のグラフは、AC 技術が、スピンドル負荷のあらかじめ決められた開始点とクロスする範囲内の調整に限られることを示しています。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判断できないのです。(図 2 参照)
 

 

 

 

 

 

 

 

 図 2: AC技術は、 あらかじめ決められ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ようとします。

 

一方、最適化オプションは、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。 信頼できる検査技術に基づいて送り速度を最適化する商品は最適化オプション以外にありません。 スピンドルのドライブモータからのフィードバックに対して反作用するのではなく、 最適化オプションは現在の切削状況(削除される材料の量、切削の深さ、幅、角度など)に基づいたベストな送り速度を割り当てます 。
 
最適化オプションは、 一定のスピンドル負荷を得ようとするかわりに一定のカッター負荷を保ちます。 傾斜のある例では、一定のカッター負荷はより安全な送り速度を算出します。 ハイテク加工機械では、一定にカッター負荷を保つことは工具寿命を延ばします。 切削中に、一定のチップ厚を保つのが望ましい場合もあります。 -これは最適化オプションには簡単な作業ですが、ACにはできません。
 
送り速度の最適化をするには、オプティパスがたいへんコストパフォーマンスに優れたソフトです。この他にもいくつかのソフトウェアライセンスが、様々なコントローラを装備した全ての種類の CNC 工作機械に対して最適化機能を提供していますが、AC が提供できるのはたった1つの機械に対してだけです。
 
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