工作機械の寿命を延ばすためにはどうすれば良いのか？

「工作機械の寿命を延ばすことは可能か」
このような疑問を持たれたことはありませんか。
今回の記事では、工作機械の寿命を延ばすために必要な知識である「工具の寿命を左右する要素」や「保全活動」をご紹介していきます。

□工作機械の工具の寿命を左右する要素とは？

ここでは、代表的な要素を紹介します。

1つ目は、「工具と材料の硬度」です。
切削工具の材料の硬度は、切削時の工具寿命に大きくかかわってきます。
たとえば工具の硬度に対して材料の硬度が高すぎる場合、工具の摩耗が発生します。
一方で工具の硬度が高すぎる場合もあまり良くなく、欠損などが発生しやすくなります。
結論として、材料に合った硬度の工具を使用することが何より大切です。

2つ目の要素は、「切削速度」です。
切削加工時の速度が大きいと、工具の摩耗が促進されてしまったり、工具の歯の部分がだれてしまったりしてしまいます。

しかし一方で、切削速度が小さすぎると、材料が工具の歯にくっついて工具の寿命を削ってしまいます。
工具の寿命を長くしたい場合、硬度と同様に切削速度も適切にする必要があります。

3つ目は、「送り量」です。
送り量とは、材料を1回転させる間に工具を進める量です。
送り量を大きくすると、切削速度を早くした場合のように、工具の摩耗が促進されてしまいます。
一方で送り量を小さくすると時間などのコストが大きくなってしまいます。

4つ目は、「切削時の角度」です。
切削加工では、工具を材料に食い込ませることで加工します。
「切削時の角度」とは工具を材料に食い込ませる際の角度です。
適切な角度設定をしなければ、切削した際の切りくずが加工部分にたまり、加工の邪魔になります。

また、材料の角度が高いときに角度を小さくしてしまうと、工具がうまく食い込まず欠損しやすくなってしまいます。

以上が工具の寿命に影響を与える要因ですが、非常に様々であることがお判りいただけると思います。
そのため、工作機械の使用には豊富な経験が必要になってきます。

□機械の寿命を延ばすための保全活動

工作機械の耐用年数は、あらかじめ示された年数であったり、現実的な年数であったりが重視されます。
一方で大きな故障が発生すると耐用年数にかかわらず使用不可になってしまうこともあります。
そこで重要なのが、寿命を延ばすことであり、故障ダメージを小さくすることです。

工作機械の寿命を左右する要因は様々あると紹介しました。
そのため要因ごとに対策がありますが、それらは経験的で非常に対策が困難なことです。
そこで、ここからはどんな工作機械にも当てはまる保全活動について解説していきます。

＊事後保全

故障してから修理を行う保全活動で、Reactive Maintenance の頭文字をとってRMとも呼ばれます。
生産計画に不確実性が伴ってしまうのがデメリットです。

＊予防保全

故障が起きないように事前に行われる保全活動です。
寿命を延ばす際に重視したいのは事後保全ではなくこちらです。
保全基準によって、主に2つに分類されます。

1つ目は、「時間基準保全」です。
これは機械・装置の状態にかかわらず期間を区切って行われる点検による保全です。
Time Based Maintenance の頭文字をとってTBMとも呼ばれます。

故障を軽微な状態のときに発見できる確率を増加させられるため、工作機械の延命に直結します。
一方で余分な箇所の確認も行うため、コストが無駄になってしまうことも多いです。

2つ目は、「状態基準保全」です。
これは機械の状態を監視して劣化・異常を事前にメンテナンスする保全です。
Condition Based Maintenance の頭文字をとってCBMとも呼ばれます。

この保全活動において、人間が直接監視するのはほぼ不可能でしょう。
そのため工作機械のメンテナンスが将来的に必要になると思われる部分を必要な部位ごとにセンシングし、データを用いて監視するのが有効です。

□現在の工作機械の耐用年数の目安を紹介します！

工作機械はマザーマシンともよばれ、非常に重視されてきました。
そのためメーカーもしっかりと手がけて作っており、その耐用年数は17から18年ほどとされていました。
会計における耐用年数も、これを基準に償却していました。

しかしかつての工作機化において取り付けなどの時間を考慮すると、8時間のうち実働時間は2時間ほどでした。
そして現在では電子技術が発達し、稼働率も80から85パーセントほどとなっています。

結論として、耐用年数はかつて同様17から18年ほどです。
しかし大きく異なるのは、かつての稼働率を基準としてみると、現在の工作機械の耐用年数は20から30年ほどになるであろうということです。

□まとめ

今回の記事では、工作機械の寿命に影響を与える要素や延命するために必要な保全活動、耐用年数をご紹介してきました。
適宜メンテナンスを行うことで、大きく工作機械の寿命は延ばせるでしょう。
今回の記事を、メンテナンス計画の参考にしていただければ幸いです。