業界初 GCX Linear にスカイビングカッターインプロセス計測システムを搭載

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国際エネルギー機関 (IEA) が打ち出している「持続可能な開発シナリオ」では、2030年に市場シェアの約30％にあたる2億4,500万台を電気自動車 (EV車) にすることを目標としています。そして、この成長著しい産業では、製造上の課題に対するソリューションが求められています。

「世界の電気自動車の見通し (2021)」レポートによると、この10年間の急激な成長を経て、2020年末の時点で全世界の道路を走行している電気自動車の数は1000万に達し、世界的なパンデミックにより自動車販売台数が16%減少したにも関わらず、2020年の電気自動車の登録数は41%増を記録したと報告しています。2020年、世界では前年比の40%増となる約 370 の電気自動車モデルが発売されています。BMWやGMグループなど、世界主要OEMメーカー (OEMs) の20社中18社では、EV車の生産と販売強化を表明しています。

EV車用ギヤの製造にとって最も効率的なプロセスが、スカイビング加工です。新たな技術として、今回、GCX Linear にインプロセス測定システムを搭載することで、スカイビングカッターの製造工程に大きな変化をもたらします。ANCA 社では、市場の要求に応えるため、スカイビングカッターの生産と研削総合ソリューションを提供しています。 GCX Linear は、超硬工具とハイス工具に高い品質のスカイビング工具を実現できる新基準です。アナログプローブを使ったインプロセス計測システムが組み込まれており、業界初の新技術であるクローズドループ生産プロセスを可能にします。

より長く、そしてより静かに：DIN 10 から DIN 6 まで

生産されているギヤ全体の 45%は、自動車のトランスミッション用です。電気自動車の増加に伴い、今、ギヤ業界に求める条件が変わりつつあります。エンジンの回転速度が 20,000 rpm と高く、効率を上げるにはより高いギヤ比が必要となります。そこに使われるのが、遊星歯車機構としても知られるプラネタリーギヤです。これは、リングギヤの内側に外歯車の太陽歯車と複数の衛星歯車が組み立てられたもので、その外歯車は、ホブ切りと研削により作られます。

この内歯車は、伝統的に形削りまたはブローチ加工で製造されます。しかしながら、形削りには時間がかかり、ブローチ加工は扱いにくい工具を使わなければなりません。EV車で使われるトランスミッションは小型化されており、1本のシャフトに取り付けられている複数のギヤ同士が非常に近いため、邪魔になるのでシャフト上の小さいギヤをホブ切りでは作ることができません。

さらに、EV車が発する音もまた重要です。EV車のギヤには、この内歯車に DIN 10 から DIN 6 まで、非常にタイトな公差が要求されています。歯車業界において、ハードスカイビング加工は、新たなEV車が必要とする無数の歯車を生産する革命的なプロセスを考えられています。この GCX は、厳しい公差を可能にし、より長い寿命と騒音低減という課題に応える正確なギヤを実現します。

スカイビング加工とは、回転する動きと削る動きを組み合わせた材料除去連続プロセスです。ピニオンカッターとしてギヤに噛み合うと同時に、カッターがギヤの軸方向に沿って移動します。その効率は、ホブ切りと同程度で、形削りよりも5から10倍の速さと言われています。スカイビング加工では切りくずが短く、そのギヤは表面がより滑らかで、高い品質となるのが特徴です。特に難しい超硬ソリッドスカイビングカッターには、熱処理後のハードスカイビング加工が不可欠です。

共通の課題に対するスカイビング工具製造の可能性

課題 1 – 複雑な形状

GCX Linear には、設計ソフトウェアが付属しており、ギヤのパラメータからダイレクトにスカイビングカッター形状を計算したり、衝突を分析したり、研削をシミュレーションしたりする機能が付いています。

課題 2 – 厳しい公差

GCX Linear は、MTC (モーター温度制御)、AEMS (アコースティックエミッションモニタリングシステム)、高精度ヘッドストック、大きなエンベロープ、すべてのリニア軸に装備されたLinX® リニアモーター、iBalance など、ANCA 社が自信をもって提供する TX プラットフォームをベースにした画期的な技術によって DIN AA レベルの品質を実現します。

課題 3 – 計測

GCX Linear は、業界初のアナログプローブを採用し、インプロセス計測システムを備えた唯一の CNC 研削マシンです。
従来の歯車測定機 (GMM) には、スカイビングカッター向けの正確な数理モデルがなく、GCX のインプロセス計測システムならば、GMM に投資する必要がありません。

課題 4 – ミクロン単位の公差で複雑な形状を可能にするダイヤモンド研磨ホイールのドレッシング

ANCA 社の高性能ソフトウェアならば、簡単な研削ホイール形状を導き出し、スカイビングカッターのパス補正も直接行うことができます。
AEMS なら、インテリジェント機械学習アルゴリズムと共に研削ホイールのドレッシング工程をモニタリングすることで、コストを最小限に抑え、効率を向上します。

課題 5 – 品質管理

完全な循環型生産システム：スカイビングカッターを外さずに、研削と計測と補正をマシン内で実行します。

課題 6 – 知識ギャップ

ANCA 社では、このコアな歯車切削工具の世界に足を踏み入れようとしているエンジニアやオペレーターを助ける総合トレーニングプログラムを提供しております。
プロセスをしっかり把握しておくことでこそ、お客様はそれぞれの環境に標準プロセスを適合させることが可能となるのです。

正確な数式から歯車の形状を導き出すことのできる GCX Linear は、この業界にとって重要な躍進です。ダイレクト補正システムと共に、GCX Linear で行うスカイビングカッターの研削は、効率的で実用的に優れた循環型ソリューションとなっています。

EV車生産の共通課題を解決する GCX Linear に秘められた可能性、さらに業界初のインプロセス計測システムに関する詳細は、無料報告書をダウンロードしてご覧いただけます。