NACHITECHNICALREPORT

Machining

25B3

Vol.

October/2012■ 新商品・適用事例紹介

クランクシャフト加工機の小型化

マシニング事業「小型MQLパワーセル DH314」
Small MQL Power Cell DH314--- The Miniaturization of a Crankshaft
Processing Machine〈キーワード〉

小型化・省スペース・MQL加工

工作機製造所／技術部／開発

四十物 禎晴Sadaharu AIMONO

クランクシャフト加工機の小型化「小型MQLパワーセル DH314」

要旨

NACHIの「MQLパワーセル」は、クランクシャフト1. クランクシャフト加工機のさらなる小型化への穴あけ加工に特化し、高能率MQL加工システム

自動車の低燃費化がすすむなか、国内自動者※1を搭載した工作機械部門の主力商品である。

メーカーからは、クランクシャフトを含めた部品加

2003年の発売以降、国内外の自動車メーカーな工設備には、より一層の低価格対応の要求があどに累計800台以上を納入し、その性能と信頼性る。また、エンジンはダウンサイジングの方向であに高い評価を得ている。

り、加工設備にはさらなる小型化として、機械の奥その主力商品「DH524」に対し、パワーと機能はそのままに、さらに小 型化したのが「小 型MQL
パワーセル DH314」である。その中身を、ここに紹介する。

Abstract
NACHI's MQL Power Cell is exclusive
to the drilling of crankshafts and is a main
product of Machine Tool division where machine
tools are equipped with highly efficient MQL
machining system*1.
Machine Tool division delivered over 800
units to domestic auto makers since the launchof this product in 2003 and has received a highevaluation on the product because of its highfunction and reliability.
NACHI has developed small MQL Power
Cell DH314. It maintains the same power andfunctions as the main product of MQL Power
Cell DH524 while it is made smaller in size.
The article introduces the detail of this product.

行きの短縮や、設備高さの縮減が要求されるようになった。
設備高さを低くすることは、設備上部を走行するワーク搬送装置の高さ低減とコンパクト化につながる。また、設備の省スペース化は、加工ライン全体がコンパクト化になり、スペース生産性の向上に貢献できる。
このような要望に答えるため開発したのが「小型MQLパワーセルDH314」である。

図1



DH314の概観図

2. クランクシャフト加工機の変遷
大量生産時代のエンジン部品加工機は、トラ

LH546

ンスファーマシンのような専用工作機械が主力で（1996年〜）

DH524（2003年〜）

あったが、変種変量生産への柔軟な対応要求とDH314（2011年〜）

高さ、奥行きを短縮

NC装置の発達から、マシニングセンタへの移行が始まりNACHI工作機械部門としても1996年に横型マシニングセンタLH546、MH546を開発し対応してきた。
2003年頃には、「MQLパワーロングドリル」の床面積＝12.1㎡

床面積＝4.8㎡

小型クランクに特化し⇨幅も短縮

床面積＝3.0㎡

開発と「MQLパワーセルDH524」の開発により、
小 径深 穴 加 工での高能 率MQL加 工システムが14特化することで、その所要床面積は、LH546の12約1 ／ 3という画期的にコンパクトな工作機械が10生み出された。
小型クランクシャフト向けにさらにコンパクトにした「DH314」は、LH546の1 ／ 4にまで小さくなった。

床面積（m2）

確立され、さらにクランクシャフトの穴あけ加工に

8642

図2にその変遷を示す。

0LH546

図2

NACHI TECHNICAL REPORTVol.

25B3DH524

DH314

クランクシャフト加工機の変遷

クランクシャフト加工機の小型化「小型MQLパワーセル DH314」

3. DH314 の概要
従来機「DH524」の加工能力・機能はそのまま設備高さを320mm短縮し1,570mmとした。に、小型クランクシャフトに特化するために機械幅

奥行きは、ベッド構造と機器配置を大きく見直は従来機より200mm短縮し1,000mmへ、X軸移動すことでスペースを有 効 活用し、従 来機に対し量は160mm短縮し340mmとした。

1,000mm短縮し3,000mmとした。

Y軸 移 動 量のさらなる最 適 化として125mmと所用床面積でいえば、従来機に対し4割弱もし、ATCマガジンへの工具搭載本数も9本に最適化

省スペースとなり、重量では1.4トンを削減、超コン（KM6350ツーリング）ドラム径を小さくすることで、パクトな工作機械となった。概要を図3に示す。

5㎡

床面積

ton

537%

重量

3重量4

床面積

4221132%（1.4ton削減）

30

従来機

0開発機

従来機

従来機 DH524

開発機

開発機 DH314
高さ 17%（320mm短縮）

奥行き 25%
1,890（1,000mm短縮）

1,570

4,000

3,000
1,000

1,200

図3

概要

幅17%（200mm短縮）

従来機との仕様比較を表1に示す。
「DH314」では、新たな主軸端テーパの選択肢としてBT30タイプを追加した。主軸ベアリングサイズは、従来機と同じで、小径ツーリングに対応可能とすることで、他の設備とツーリング種を共用したいというユーザーニーズに柔軟に対応していく。

表1

従来機

開発機

DH524

DH314

Ｘ mm

500340Y mm

200125

型式名ストローク

従来機と開発機の仕様比較

Z mm

460

450

Ｘ ｍ/min4848

Y ｍ/min

4830

Z ｍ/min

48

48

加速度（Ｘ/Ｙ/Ｚ）

G0.46/0.42/0.82

0.46/0.26/0.82回転速度

min

8,000

8,000

主軸トルク

Nm

23.5（5）23.5（5）早送り速度-1主軸端テーパ

KM6350/HSK-A63

KM6350/HSK-A63

BT30

ATC本数本1297

最大工具長mm240240

最大工具径mm9090

最大工具質量kg

33ATC時間（T-T）

sec

77

機械質量kg

3,850

3,000

所要床面積（W×Ｄ）

mm

1,200×4,000

1,000×3,000

高さmm

1,860

1,570

NACHI TECHNICAL REPORT

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25B3185クランクシャフト加工機の小型化「小型MQLパワーセル DH314」

4. DH314 の特長
1）軽量化と剛性 UP の両立

2）部品点数の削減

新規採用したユニット構造と回転テーブルのベッ

コストダウンの方策としては、部材の削減によるド一体化で、力の伝達距離を最短にすることで剛軽量化の効果もあるが、部品点数の削減による効性UPを図り、徹底したFEM解析により、剛性に果が大きい。今回すべてのパーツで図面を見直し、必要な部分だけを見出し、新たな空間を創出。そ加工能力に関する基本構造は従来機そのままに、の新たな空間に機器類を配置することで、従来機一体化できる部分を増やし、機能を代用できる部分以上の剛性を確保しつつ大幅な軽量化に成功しの構造変更を行ない、新たな機能部品を採用するた。従来機と開発機の解析図をそれぞれ図4、5にことで、従来機に対し31％の部品点数を削減した。

示す。

事例を図6に示す。従来、回転テーブル中央には積載するジグへの油圧や空圧供給用に回転ジョイントが内蔵されていた。回転テーブルはある一定角度以上は回転させないという制約のもと、内部を中空にし、その中を直接ホースや配線を通すことで、部品点数を大幅に削減した事例である。

従来機 DH524

図4

開発機 DH314

従来機DH524解析図

配管ジョイント部品の廃止⇒直接ホース接続

図6

回転テーブルの構造変更事例

部品点数

総部品点数

4,000

−31％
3,0002,000

図5開発機DH314解析図1,0000

従来品

図7開発品

部品点数比較

3）使用機器の小型化○サーボモーター

4）機器のレイアウト
新たなユニット構造により創出した空間に機器部品の軽量化などにより、ATCドラム旋回部、A軸チルトテーブルでは、従来機よりも小さいサーボモーターが採用可能となり、装置の小型化を実現した。

類を配置することで、設備全体をコンパクトにした。
機器レイアウト例を図9に示す。
これは、単に空いたスペースに機器を配置したのではない。油圧バルブは、ジグへの配管がほとんどで、ジグ直下に配置することで配管経路を最○MQL装置短にするという目的がある。このように、配置する今までの豊富な実績から、小型でシンプルな機器を小型化しても、それに付属する配線・配管メーカー標準品で機能を満足することが分かり、経路が減るわけではない。よって、その経路をいか「DH314」へ採用した。にして短くするかも機器配置のポイントであった。
背反事項としては、設備が低く機器の配置も機○油圧ユニット械下部への配置が増えたため、設備の組立て時、従来機は、タンク容量25Lの専用設計の油圧姿勢を低くしての作業が増え、作業性の悪さが指ユニットであったが、「DH314」では、省スペースの摘された。これは客先納入後のメンテナンス時にもNACHI省エネ油圧ユニット「NSPシリーズ」を採用同様のことがいえ、指摘されたことが今後の改善し、スペースを有効活用した。

課題である。

切りくず排出装置
油圧ユニット

MQL装置

制御盤

操作盤

図8

省エネ油圧ユニットNSPシリーズ

3,000

エアー
増圧機器

スピンドル

ジグ

図9

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25B3

1,000

油圧バルブ

1,570

ATC

1,000

設備の機器レイアウト例

5. 今後の展開
現行は、クランクシャフトに特化しているが、設備奥行き寸法を縮めたことで、他のシャフトワーク加工ラインへもレイアウトしやすくなったと考えており、今後高能率MQL深穴加工のメリットを活かせるシャフトワークにも展開を図っていきたいと考える。

用語解説※1 高能率MQL加工システム
MQL加工とは、切削点に数cc ～数十cc/hという極微量の環境負荷の小さい植物油やエステル系の油剤をミスト状に噴霧して加工を行なう方法である。
ガンドリルやHSSロングドリルによる深穴加工に比べ、「MQLパワーロングドリル」を使用したMQL加工では加工能率（切削送り速度）が3 ～ 5倍に向上する。

100mm

180160

切削速度 m／min

従来の加工
15mm毎のステップ加工

15mm×7回

ガンドリル加工140

ＨＳＳロングドリル φ6mm
切削速度：20m／min
送り速度：210mm／min
加工時間：51秒

120
100

MQLドリル加工

80

MQL加工システム
ノンステップ加工

60400

図

100mm

HSSロングドリル加工

2005001,000

加工能率（送り速度：Fmm／min）

MQLパワーロングドリル φ6mm
切削速度：80m／min
送り速度：640mm／min
加工時間：13秒

1,500

MQL加工による深穴加工の加工能率向上

図

小径深穴加工の模式図

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１）清都俊之：クランクシャフトの高能率穴あけ加工システム「MQL パワーセル DH524 と高能率加工」
NACHI-BUSINESS news Vol.5 B2､ November ／ 2004

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October / 2012〈発行〉2012 年 10 月 20 日株式会社 不二越 開発本部
富山市不二越本町 1-1-1 〒 930-8511
Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213