複合型スタンプとCNCターニングの共同応用:高精度ディスクスプリング空処理技術

複合プレス加工とCNC旋盤加工の協調応用：三段生産における高精度ディスクスプリングブランク加工技術

ハイエンド機器製造、精密機械、鉄道交通システム、航空宇宙分野において、ディスクスプリング（ディスクスプリングと略称）は、そのコンパクトなサイズ、高い耐荷重性、制御可能な剛性、優れた衝撃吸収能力により、不可欠な弾性部品となっています。ディスクスプリングの荷重安定性、疲労寿命、組み立て精度は、ブランク材料加工の品質に根本的に依存します。従来の単一プレスまたは旋盤加工では、厚さが異なるディスクスプリングの現代の生産要求、すなわち高精度、高効率、高一貫性を満たすことはもはやできません。

長年の生産実践を通じて、江蘇省孫祖春スプリングテクノロジー株式会社（以下、「孫祖春スプリング」）は、ディスクスプリングの成形特性に基づき、6mmを閾値とした差別化された製造アプローチを開発しました。6mm未満の薄肉ディスクスプリングには複合プレス加工技術を採用して成形効率を最大化し、6mmを超える厚板ディスクスプリングにはCNC旋盤加工技術を採用して精度と機械的性能を確保します。本稿では、孫祖春スプリングの実践経験を組み合わせ、この技術システムの技術的論理、操作上の要点、品質管理対策、および応用価値を詳細に分析します。

孫祖春スプリングの技術アプローチは、「厚さに合わせたソリューションと精密な部品選択」というコア原則に従っています。6mm未満の薄肉ディスクスプリングには複合プレス加工を採用して効率的なニアネット成形を行い、6mmを超える厚板ディスクスプリングにはCNC旋盤加工を採用して精度と機械的特性を確保します。これら2つのプロセス技術は互いに補完し合い、ディスクスプリングの全厚み範囲にわたる包括的なブランク加工能力を collectively に実現します。

60Si2MnAや50CrVAなどの高品質ばね鋼板を選択します。多ステーション複合プレス金型により、板材のレベリング、材料切断、穴あけ、円錐面成形、外縁トリミングを含む全プロセスを単一の操作で完了し、完成したブランク材料を迅速に取得します。薄肉部品のバネ戻り問題に対処するため、CAEシミュレーションを採用して金型プロファイルを最適化し、バネ戻り補償を可能にし、正確な成形角度と輪郭精度を保証します。このプロセスは、高い材料利用効率と短い単体加工時間を特徴とし、大量生産に最適です。

棒材または鍛造ブランクを原材料として使用し、内外部円筒旋削、円錐面成形、端面研削、面取りを含む全加工プロセスを、CNC旋盤の高精度スピンドル、サーボシステム、および特殊治具を通じて完了しました。厚板ばね鋼の特性である高い硬度と大きな切削力を考慮し、最適な工具選択と切削パラメータを実施しました。低速精密旋削およびマイクロ切削技術を採用することで、切削熱と変形を効果的に制御し、ミクロンレベルで寸法公差と形状位置公差を維持しました。

単一プロセスによる全範囲カバーモデルとは異なり、孫祖春スプリングは6mmの境界線を持つ差別化されたプロセスルートを採用することで、大きなブレークスルーを達成しました。

• 全厚みカバー：1～20mmの厚さ、10～600mmの外径のディスクスプリング加工が可能で、薄板精密部品と重荷重厚板部品の両方に対応します。
• 精度と効率の最適なバランス：薄肉部品は効率を優先し、厚板部品は精度を重視し、単一プロセスでの万能アプローチによる性能の妥協を回避します。
• 製品の一貫性が exceptional：複合プレス加工は標準化された金型に依存し、CNC旋盤加工はプログラムされた剛性に依存するため、手動操作エラーが排除されます。同一バッチ内の原材料の寸法偏差は最小限であり、荷重変動は±3%以内に制御されます。
• 最適な全体コスト：薄肉部品はプレス加工による材料使用量と効率の両方で節約を実現し、厚板部品は旋盤加工による精度を確保し、欠陥率を低減します。全体の製造コストは、単一プロセスルートよりも低くなります。

差別化されたプロセスの実装は、異なる厚み範囲にわたる詳細の正確な制御にかかっています。孫祖春スプリングは、プレス加工と旋盤加工の両方の分野で成熟した主要な技術ポイントを確立しました。

金型はプレス成形プロセスにおけるコアコンポーネントであり、ブランク材料の初期精度を直接決定します。

金型材料選択：パンチはCr12MoVやSKD11などの耐摩耗性鋼で作られ、熱処理硬度は58～62 HRCの範囲です。ダイの硬度は60～64 HRCに制御され、金型の寿命を効果的に延ばし、大量生産中の摩耗偏差を低減します。

位置決めとガイド設計：精密ガイド用のガイドポスト-ガイドスリーブと内穴位置決めピンのデュアル位置決めメカニズムを使用し、プレス加工中にブランク材料が整列するようにし、内円と外円の初期同心度が仕様を満たすようにします。

バネ戻り補償最適化：薄肉ばね鋼の冷間プレスバネ戻り特性に対処するため、CAEシミュレーションを実施して円錐面角度と円弧遷移を事前に補償し、成形後の角度偏差を防ぎます。

プレス加工パラメータ設定：板厚に応じてプレス速度と圧力を調整し、ブランクの亀裂やしわを防ぐために冷間プレスプロセスを採用し、成形応力を制御します。

CNC旋盤加工は、厚板ディスクスプリングの精度を確保するために重要であり、工具とパラメータが最終品質に直接影響します。

特殊治具設計：弾性拡張チャックと端面位置決めを備えた3爪セルフセンタリングコレットを使用し、厚板材料クランプ中の変形を効果的に防ぎ、均一な位置決め基準を保証します。

工具選択：高性能超硬合金およびコーティング工具を選択しました。厚板ばね鋼の特性である高い硬度と高い切削力を考慮し、円錐面とフィレットを加工するために成形アーク工具を採用し、輪郭精度を保証しました。

切削パラメータの精密最適化：実際の生産では、ブランク径と材料特性に基づいて旋盤スピンドル速度を800～2500 r/minの範囲で調整し、送り速度を0.05～0.12 mm/rに制御し、切削深さを0.1～0.3 mmに維持します。低速精密旋削およびマイクロ切削技術の導入により、切削熱と力による変形を効果的に最小限に抑えます。

プログラム可能な自動化とシミュレーション：技術チームはプログラミングソフトウェアを使用して標準化された旋盤加工プログラムを開発し、過切削と切削不足を防ぐために事前シミュレーションを実施し、ワンクリック加工を可能にし、バッチ処理の安定性を保証します。

ディスクスプリングは、そのコンパクトなサイズにもかかわらず、ハイエンド機器の運用安全と性能安定性を確保する上で重要な役割を果たしています。最初の製造段階として、ブランク加工には精度と効率の両方が必要です。孫祖春スプリングは、複合プレス加工とCNC旋盤加工を統合した差別化された技術システムを確立し、6mmを主要なプロセス閾値として使用しています。業界の課題に対処するために精密なプロセス選択を実施し、細心の品質管理対策を導入することにより、同社は製造の卓越性の基盤を固めました。

長年にわたる献身的な技術研究を通じて、孫祖春スプリングの研究開発チームは、原子力および水素エネルギーなどのハイエンド製造分野で大規模な応用を達成し、主要な業界企業と戦略的パートナーシップを確立しました。様々な厚み範囲にわたる加工技術を継続的に最適化することにより、同社は製品競争力を強化しただけでなく、重要機器の運用信頼性を確保し、クライアントが高付加価値市場でより大きな価値を提供できるよう支援しています。