ツーリングとは? シャンクやホルダの種類、加工時に与える影響を解説

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ツーリングとは? シャンクやホルダの種類、加工時に与える影響を解説

工作機械や刃物台に切削工具を取り付ける際には、ツーリング(ツーリング工具)が必要です。
切削工具は種類が多く、幅広い分野で使われているので、それを保持するツーリングも多種多様な形状や特徴を備えています。また、「工具を保持するための工具」という役割から、ツーリングに求められる保持力や剛性なども用途に応じて異なるため、ツーリングを選定する際は注意が必要です。 この記事では、ツーリング工具の主な種類について、それぞれの特徴や加工時の注意点をまとめてご紹介します。

ツーリングとは

マシニングセンタやフライス盤といった工作機械は、ドリル、エンドミル、フライスなどの切削工具を機械の主軸に取り付けて加工を行います。しかし、切削工具はシャンクの太さや形状が異なるため、すべてに対応した保持構造を主軸に持たせると剛性低下や振れの原因となる恐れがあり、そのまま工具を取り付けることはできません。
そこで、工作機械の主軸に切削工具を取り付けるために使用する保持工具の総称がツーリングです。工作機械の主軸に装着するための柄部分であるシャンク、切削工具を保持するためのホルダや、ホルダと切削工具の間に取り付け切削工具の着脱を効率化するツールアダプタなどのパーツから構成されています。
ツーリングは、マシニングセンタのATC(自動工具交換装置)を効率的に使えるよう工夫されているだけでなく、適正な加工精度を保って切削加工を行うため、切削工具の保持力を確保する役割も持っているなど、工作機械と切削工具を使ううえで不可欠な工具です。

ツーリングのシャンクの種類

ツーリング工具において、主軸に装着される柄の部分をシャンクといいます。シャンクの形状は汎用工作機械用とマシニングセンタ用の2種類に大きく分けられ、形状や保持方法に応じてさらに細かな規格が存在します。
代表的なシャンクの規格としては、テーパ面積が大きく強固に保持することができるBTシャンクや、中空構造によりフレが最小限に抑えられたHSKシャンクなどです。また、汎用工作機械でよく使われるNTシャンクという規格もあります。
それぞれのシャンク規格には基本的に互換性はないため、選定の際は注意が必要です。工作機械の主軸の形状や加工物の材質・形状、使用する切削工具の種類など、さまざまな条件を確認したうえで選定しましょう。
『ツーリングのシャンクとは? 種類やBT・NTの違いなどを解説』

生産性向上のために適切なツーリング選定を

近年では工作機械や切削工具の性能が向上していて、マシニングセンタやターニングセンタなどの複合加工機は5軸を制御することで、複雑な形状の加工を高い精度で行うことができます。
工作機械や切削工具の性能が上がり選択肢が増えるのとともに、それらをつなぎ保持するツーリングの高性能化も進んでいます。
工作機械を用いた切削加工においては、生産性向上や仕上がり精度、工具寿命の維持のためにも、工作機械や切削工具に加えて、ツーリングも最適なものを選定することが重要です。

ツーリングのホルダの種類

ツーリング工具において切削工具を直接保持する部分はツールホルダ、または単にホルダと呼ばれます。ツールホルダは切削工具を保持する箇所の形状によって、保持部が凹状の「ホルダ」と凸状の「アーバ」に分けられ、それぞれ適応する切削工具が異なります。
また、ホルダが切削工具を保持する方法も、コレットチャックやミーリングチャック、シャンク一体型の油圧チャック、焼きばめチャックなどの種類があり、選定の際は確認が必要です。それぞれ切削工具を着脱する際の利便性や保持力の強さなどメリットデメリットが異なるため、被削材の素材や切削工具の種類によって使い分けられています。
ホルダは切削工具と直接つながる部分であるため、種類が加工精度に大きく影響する可能性があります。どのような工作機械でどういった加工を行うのか、使う切削工具や被削材の材質など、あらゆる使用条件に適したホルダを選定することが重要です。
『ツーリングにおけるツールホルダとは? 形状の違いや特徴を解説』

加工精度にはツーリングのフレ精度や剛性が重要

切削加工において、どの工作機械と切削工具を使いどのような手順で加工をするかといった点に気を配ることは、作業効率や加工精度・コストなどの面で重要です。同様に、工作機械と切削工具をつなぐ部分であるツーリングのフレ精度や剛性も、加工精度や工具寿命に大きく影響する場合があります。
ツーリングの精度が適切に保たれていなければ、どれだけ高い加工精度を持つ工作機械を使用していても、それが切削工具へ伝えられません。 例えばエンドミル加工の場合、ツーリングの剛性は加工精度やビビリ限界に加えて、工具寿命を低下させる可能性もあります。結果として加工精度や生産性の低下、製造コストの増加につながっていく可能性もあるでしょう。
このように、いかに工作機械が発達し、加工方法に適した切削工具を使ったとしても、ツーリングの選定次第ではそれらが無駄になってしまいかねません。剛性と保持力の高いツーリングを選定することは、切削加工を行ううえで、加工精度や作業効率など多くの面に影響する重要な要素です。

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