ﾀﾞｲｶｶｽﾄ部品
品加工のの加工刃
刃具消耗
耗費の削削減会社名：株式会
式会社 ｱｰﾚｽｽﾃｨﾌﾟﾘﾃｯｸ
事業所・所属事
属：本社 高丘丘工場 加工工技術課
氏名：杉山氏尚１． はじめ
めに
弊社ではは、四輪、二二輪自動車、船外機等ののｱﾙﾐ鋳造部品品の切削加工工を主に行っっている。
切削加工ととは、製造加加工法の中でで最も基本的的な加工方法法の一つで、工作機械、 切削工具を用いて切り屑を出しなながら、材料料を所定の寸寸法形状およよび表面精度度に仕上げるための加工工方法を言う。加工内容
容にはさまざざまな切削加加工の部類ががあるが、本本改善はﾌﾗｲｽｽ加工を取上上げた改善事事例である。
ﾌﾗｲｽ加工工は、外周のの刃で加工をを行う平ﾌﾗｲｽｽと、工具先先端の刃で加加工を行う平平面ﾌﾗｲｽがあるが、主に平面ﾌﾗﾗｲｽで加工をを行っているる。ﾌﾗｲｽ加工工とは、多数数の切れ刃をを持つﾌﾗｲｽでで面加工を行行う加工方法法である。
産を行っていいる製品の 900%以上にﾌﾗﾗｲｽ加工を行行われている。
現在生産改善対象製製品の刃具消消耗費の 33%%をﾌﾗｲｽ加工工が占めている。

図1 刃
刃具消耗費別別占有率ｸﾞﾗﾌﾌ

図 2 ﾌﾗｲｽ加工図
図２． 現状把把握
２−１．刃
刃具交換頻度度
刃具消耗耗費に大きく影響するののが刃具の命命数である。現状の刃具具交換頻度のの調査を行った。
調査の結果
果、以下のこことが明確にになった。
・故障ﾓｰﾄﾞを示す m=1.2595 であるることから偶偶発故障でああることが分分かる。しかかし、直線にに対し異なった傾きがが 2 つ存在すするように見見えることか
から交換原因因は偶発故障障ではなく、 何らかの原原因による突突発的な異異常が発生ししていると推推測する。

図 3 ﾜﾜｲﾌﾞﾙﾌﾟﾛｯﾄ確確率紙

２−２．異異常箇所と発発生状況
異常品にてて事象の調査査を行った。
異常品すべ
べて同様の部部位に周期的的な模様が発発生しており、加工面粗さの測定を行行った結果 9.616μの段段差が発生ししていた。技
技術的な見解解よりびびり による段差差が発生していると推測測する。
びびりとは
は、被削材と工具の間にに振動が発生生し、加工面面に周期的な模様を発生生させる現象象である。

図 4 異常箇所 拡大写真

図 5 加工
工面粗さ測定定波形

２−３．振振動と加工面面粗さ
N=20 びびびり発生箇箇所の加工面面粗さ（Pt 値値）測定値と、ﾌﾗｲｽ加工時の振動を 採取し相関を調べる。
計量値は、、採取した振振動波形の面面積とし解析析を行う。
AB中心

図 6 振動波形

図7

振振動波形面積積説明図

相関係数はは 0.821 である
ることから強強い相関がああると言えるる。予測してていた正の相相関が見受けけられる。
上記のこととより、加工工面粗さ測定定値の代替特特性として振振動波形面積積を用いる事事とする。
振動を抑ええる事でびびびり発生を抑抑制する。

図 8 加工
工面粗さと振振動波形面積積の散布図
３．目標設
設定
びびりを抑抑えることでで刃具交換頻頻度のﾊﾞﾗﾂｷｷを抑え安定定させ、刃具具命数を設定定値まで近づづける。
現状の刃具具仕様から一一般的な仕様様に変更する
ることで刃具具消耗費を抑抑えることににより、一台台当たりの刃具消耗費をを 45%削減すする。

４． 実験 因子 A
上記のことより振動を抑える事を目的とし因子 A が寄与するか、一元配置実験を実施した。
因子 A は 2 水準でしか制御できない因子である。
因子 A は同様の事象対策事例より取上げた因子であり、因子 A がびびりに対し寄与する信頼度の確認も含め因子 A を取上げる事とする。
検定結果より因子 A は有意であり、A2 が最適水準である。
加工条件を水準 A2 へ設定変更しﾄﾗｲ加工を実施する。
振動波形面積表 1 分散分析表・推定値表

A1A2ANo要因
平方和 自由度 分散
分散比 検定A
1 A:フライス軌
14526.79
1 14526.79
8.87 *
2 誤差e6550.88
4 1637.72
3 計21077.67
5NoA
フライス軌跡
1 直線max
2 円弧min

P値（上側）
0.041

母平均

信頼区間
下限(95%) 上限(95%) 幅
505.123 440.2527 569.994 64.8707
406.713 341.8427 471.584 64.8707

図 9 ﾃﾞｰﾀﾌﾟﾛｯﾄ図
５． 因子 A の効果確認
因子 A 設定変更後の効果確認として、刃具交換頻度の調査を実施した。
故障ﾓｰﾄﾞを示す m=4.6869 であることから摩耗故障であることが分かる。
突発的な異常が無くなり、ﾊﾞﾗﾂｷは少し見受けられるが安定した命数を維持できている。

図 10 ﾜｲﾌﾞﾙﾌﾟﾛｯﾄ確率紙
上記の結果を受け、現在の刃具仕様を一般的な仕様に変更しﾄﾗｲ加工を行ったがびびりが再発した。
更なる要因の洗出しが必要である。

６． 実験 因子 B 因子 C
技術的な見解より、因子 B 因子 C を抽出し振動に対し寄与するか検証実験を行う。
因子 B と因子 C は交互作用がないと考え一元配置実験を実施した。
因子 B の水準は時間、ｺｽﾄを考え 2 水準で行う。因子 C は 2 水準でしか制御できない因子である。
検定結果より因子 C は有意であり、C2 が最適水準である。
加工条件を水準 C2 へ設定変更し N=30 ﾄﾗｲ加工を実施する。
表 2 分散分析表・推定値表
振動波形面積NoNo

B1B

B2

要因平方和 自由度 分散分散比 検定
P値（上側）
B
1235.088
1 235.0880.070.805
2 誤差e13453.45
4 3363.363
3 計13688.54
5A B
母平均 信頼区間
予測区間
A下限(95%) 上限(95%) 幅下限(95%) 上限(95%) 幅
1 変数2 max
519.981 427.0169 612.9451 92.96412 334.0528 705.9092 185.9282
2 変数3 min507.462 414.4979 600.4261 92.96412 321.5338 693.3902 185.9282

振動波形面積NoNo

C1C

C2要因
平方和 自由度 分散
分散比 検定P値（上側）
1 A:A C
14091.59
1 14091.59 20.978 *0.01
2 誤差e2686.959
4 671.7398
3 計16778.55
5A C
母平均 信頼区間
予測区間
A
下限(95%) 上限(95%) 幅下限(95%) 上限(95%) 幅
1 変数4 max
526.2853 484.7394 567.8313 41.54598 443.1934 609.3773 83.09196
2 変数5 min429.3607 387.8147 470.9067 41.54598 346.2687 512.4526 83.09196

図 11 ﾃﾞｰﾀﾌﾟﾛｯﾄ図
７． 結果の確認
因子 C 設定変更の結果、N=30 での抜取り加工面粗さ（Pt 値）測定、全数目視検査では異常品の発生はなかった為、量産ﾗｲﾝへ入れ込みﾃﾞｰﾀを採取する。
量産ﾗｲﾝへの入れ込み後、異常品が発生した。

図 12 異常箇所 拡大写真

図 13 粗さ測定波形

ﾄﾗｲ加工と量産入れ込みの違いは下記の 3 項目が挙げられる。
・作業者 ・加工日 ・素材ﾛｯﾄである。
加工日ﾋﾟｯﾁ

摩耗

破損
加工基準
刃具

基準ﾋﾟﾝ浅い

加工条件

径

ｶﾞｲﾄﾞ

熱変形濃度
熱膨張
寸法変化
基準穴

加工治具

温度変化

ｸｰﾗﾝﾄ

取り代の変化製品脱着
設定時間

習熟
ﾊﾝﾄﾞﾀｲ

切れ味が悪い基準座

素材硬度

ｸﾗﾝﾌﾟﾊﾞﾗﾝｽ
ｸﾗﾝﾌﾟ力低下

歪み
冷却方

歪み

余裕がない

高さ
加工基準

多い
切削抵抗が大きﾌﾟﾛﾌｨｰﾙｽﾞﾚ

取り代
基準穴
素材ﾛｯﾄ

図 14 特性要要因図
８−２．加工条件の検証 因子 D
振動に寄与すると考えられる因子 D の調査を行う。ﾋｽﾄｸﾞﾗﾑを用いて、因子 D の工程能力を確認する。
・CP 3.23 を示しており工程能力としては十分な値を示している。
・CPK 3.171 を示しており規格の中央を推移している。
上記の判定結果より因子 D は問題ないことが分かる。

フライス加工においてびびりが発生する

８． 要因解析８−１．要因の抽出（因子 D、因子 E、因子 F）
上記に挙げた 3 項目を大項目とし特性要因図にて因子を抽出する。
特性要因図より振動に寄与する因子を 3 因子抽出し、因子 D、因子 E、因子 F とし解析を行う事とする。

ﾜｰｸ

作業者

図 15 因子 D のﾋｽﾄｸﾞﾗﾑ８−３．加工条件の検証 因子 E 因子 F
振動に寄与すると考えられる因子 E の調査を行う。因子 E は時系列による影響を受けると考える為、管理図とﾋｽﾄｸﾞﾗﾑを用いて、因子 E の工程能力を確認する。
・管理図上では問題が見受けられない。
・CP 2.822 を示しており工程能力としては十分な値を示している。
・CPK 0.666 を示しているが、狙いを持って規格中央から外している為、問題は無い。
上記の判定結果より因子 E は問題ないことが分かる。

図 16 因子 E の管理図とﾋｽﾄｸﾞﾗﾑ
因子 F は変動が考えられない因子であり、検証が困難な為除外とする。

８−４．要因解析のまとめ
調査、確認を行った因子 D 因子 E 因子 F は、単体で問題が見受けられないが、技術的な見解より、上記因子の関係性が因子 G を生み出す複合要因による因子であると考える。因子 G は特性要因図にて挙げた大項目の変化により起こりうる因子である。
No主要因抽出した理由

1

因子 G

複合要因により発生する因子の為。

表3因子 G のまとめ

９． 実験 因子 G
因子 G が振動に対し寄与するか一元配置実験を実施する。
因子 G は 2 水準でしか制御できない因子である。
検定結果より因子 G は有意であり、G1 が最適水準である。
加工条件を水準 G1 へ設定変更し N=30 ﾄﾗｲ加工を実施する
振動波形面積表 4 分散分析表・推定値表

G1G

G2

[検定結果] **：1%有意 *：5％有意 空白：有意差なし
No 要因
平方和 自由度 分散
分散比 検定P値（上側）
G
1 A:基準のハリ
39100.01
1 39100.01 135.238 **02 誤差e2312.959
8 289.1198
3 計41412.97
9No A G母平均 信頼区間
予測区間
基準のハリ下限(95%) 上限(95%) 幅下限(95%) 上限(95%) 幅
1 無し min433.582 416.0467 451.1173 17.53533 390.6294 476.5346 42.95262
2 有り max
558.642 541.1067 576.1773 17.53533 515.6894 601.5946 42.95262

図 17 ﾃﾞｰﾀﾌﾟﾛｯﾄ図

１０． 効果の確認 因子 G
１０−１．加工面粗さと振動の変化
因子 G 設定変更後の効果確認として、N=30 の加工面粗さ（Pt 値）測定と振動の調査を行い、改善前との比較を行うため散布図にまとめ確認を行った。
Pt 値、振動波形面積共にバラつきが小さくなり、平均が下限値に近い為、異常品の発生する可能性が低いと考えられる。因子 G による効果はあると言える。

対策前

対策後

図 18 対策前後 加工面粗さと振動波形面積の散布図

１０−２．刃具交換頻度の変化
因子 G 変更後の交換頻度は継続して調査中である為、因子 A 変更後ﾃﾞｰﾀでの比較とする。
故障ﾓｰﾄﾞは摩耗故障になり、設定命数と同等の命数を維持できている。
改善前と比較し一月当りのﾌﾗｲｽ刃具消耗費が 63.9%削減され、予測効果として製品一台当たりの刃具消耗費が 44%削減されると予測される。
今後は、因子 G を考慮した工程設計を行う事で再発防止につなげて行く。

改善
善後 平均刃具命
命数 11,000 台

改善前 平均刃具命数
平4,000 台

図 19 対策前
前後のﾜｲﾌﾞﾙﾙﾌﾟﾛｯﾄ確率紙
紙
１１． 総
総括
実験計画
画法を用いてて振動に対すする因子の導導き出しが行行えたことでで効率良く改改善が行えた
た。
本改善で得得たﾉｳﾊｳを活活用し、ﾌﾗｲｽｽ加工におけける問題発生生を未然に防防止できる体体制を構築ししていく。

参考文献
献 引用資料
料・QC7 つ道
道具、検定・推定入門
・実験計画
画法入門

著：奥原原正夫

著：奥原正正夫

・びびりのの見分け方とその対策

編著
著：棟近雅彦

編著： 棟近雅彦
切削油技技術研究会

・切削加工
工におけるびびびり振動のの発生機構と 制御

横内正洋
社本英二社

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