機械加工設備における空気圧の基本的要件
現代の機械加工工場において、圧縮空気は重要な動力源の一つです。エア駆動式クランプや工具交換機構、主軸シール、切りくずの排出など、各主要工程はいずれも安定した空気圧に依存しています。各種設備にはそれぞれ明確な空気圧の要求仕様が定められており、所定の圧力を確保することが、加工精度の維持および設備の長寿命化を図るための前提条件となります。
一般的な工作機械の空気圧範囲
- CNCマシニングセンタ：通常、ガス供給圧力は……であることが求められます 0.5 MPa まで 0.7 MPa その間の圧力範囲は、ツールチェンジャーの円滑な工具交換を確保するとともに、主軸のエアカーテン密閉に十分な背圧を供給し、切削液や粉塵の主軸軸受への侵入を防ぎます。
- CNC旋盤：エアチャックおよびバックストップのクランプ動作には、一般に 0.4 MPa まで 0.6 MPa 圧縮空気です。圧力が低すぎるとワークのクランプ力が不足し、加工上の安全リスクが生じます。
- 特殊加工工作機械：例えばワイヤー放電加工機や放電加工機では、空気圧システムは比較的単純で、主に作動液の撹拌や空気圧式クランプに用いられることが一般的である。 0.4 MPa まで 0.5 MPa これで要件を満たすことができます。
空気圧の異常が加工に与える影響
空気圧の変動は工作機械の運転状態に直接影響を及ぼし、主に以下の2つの現象として表れます。
- 圧力が低すぎる：空気圧用部品の動作が遅れたり、所定の位置に到達できなくなったりします。例えば、工具交換用マニピュレーターの固着やクランプの緩みが生じます。さらに、チップ吹き出し機能の低下により切屑が工具に巻き付き、ワークの表面品質に深刻な影響を及ぼすだけでなく、工作機械の低圧警報が発生して停止に至ることもあります。
- 圧力が高すぎる長期にわたり過剰圧力状態が続くと、シリンダーや電磁弁などの空気圧用アクチュエータの摩耗が加速し、シールリングの破損や配管からの漏気を招きやすくなるほか、空気圧コンプレッサーの運転エネルギー消費も無駄に増大します。
空気圧縮機の選定と圧力設定に関する提案
機械加工設備の圧縮空気圧力要件を満たすため、空気圧縮機の選定および配管ネットワークの設計は、科学的な原則に則って行う必要があります。
- 排気圧力を適切に設定する：空気圧縮機の公称吐出圧力は、作業場内の最高使用圧力を有する設備の圧力要求値を上回るように設定する必要があります。 0.1 MPa まで 0.2 MPa 管網の輸送過程における沿程損失圧力を補償するため。
- ガス貯蔵および浄化設備を備える機械加工では、圧縮空気の清浄度に一定の要求があります。空気圧縮機の後段には、圧力変動を緩和するためのエアタンクを設置し、さらにドライヤーと精密フィルターを組み込んで、空気中の水分や不純物を除去し、空気圧アクチュエータの錆びや固着を防ぐことを推奨します。
- 地域別ガス供給戦略：工場内で高圧需要と通常圧需要が同時に存在する場合、エネルギーの無駄を防ぐため、分圧供給システムまたは局所的な加圧方式の採用を推奨します。