石炭化学産業および超高温高圧パイプライン輸送分野において、Φ200-500mmのクロムモリブデン鋼（A105N、F91）製高圧ゲートバルブのゲート板シール面の精度（平面度≤0.015mm／100mm、粗さRa≤0.6μm）およびバルブ室とフランジの同軸度（≤0.025mm）は、その耐圧シール性能を直接決定する。この種のバルブは42MPaの高圧および350℃の高温に長期間耐える必要がある。加工精度が基準に達しない場合、媒体（例えば石炭からオレフィンを合成するガスなど）の漏れ率がAPI 602規格で定められた0.001%を超えることになり、装置の腐食や安全上の危険を引き起こす可能性がある。国内の高付加価値バルブメーカーがこの種のゲートバルブを加工する際、従来の工程上のボトルネックに直面している。すなわち、「横型旋盤によるバルブ室の荒削り→立形研削盤によるゲートシール面の精密研削→ラジアルアームドリルによるフランジボルト穴の加工」という3工程を経る必要がある。複数回のチャッキングにより、バルブ室とフランジ間の同軸度が0.05～0.07mmを超え、ゲートシール面の平面度誤差が0.03～0.05mmとなり、製品の耐圧試験合格率はわずか88％にとどまる。また、クロムモリブデン鋼（F91）はクロム含有量が高く、高温強度も高いため、切削時の工具摩耗率は普通の炭素鋼の2.5倍であり、超硬工具の寿命は25～30個／刃に過ぎず、1個のバルブあたりの工具コストは320元を超える。さらに、1個あたりの加工サイクルは50分にも及び、石炭化学プロジェクトにおける「短サイクル納期」の要求を満たすことが困難である。
困難を克服するため、同社は瀋陽機械工具CK525 CNC立形旋盤を導入し、「加工が難しい材料への適応＋高圧シール精度制御」という特化されたゲートバルブ加工システムを構築した。本装置は一体型の高強度鋳鉄製ベッド（鋳造壁厚80mm）を採用しており、「12か月間の自然時効処理＋72時間の振動時効処理」という二重の応力除去処理を施している。ボックスタイプスライディングピローと4点支持静圧ガイドレールの設計を組み合わせ、有限要素解析により剛性分布を最適化している。径方向切削剛性は38kN/mmに達し、クロムモリブデン鋼の切削中に発生する22kNの径方向力も安定して耐えることができる。ファンク31i-B5 CNCシステムを搭載し、グレーティングルーラーによる完全閉ループ制御（分解能0.01μm）を実現しており、±0.008mmの定位精度および±0.005mmの繰り返し定位精度を達成し、ゲートシール面のH6レベル公差要求に正確に適合する。クロムモリブデン鋼の高温強度および容易な加工硬化特性に対応して、本装置には高圧内冷却主軸（冷却圧力1.8MPa、流量45L/分）および超微粒子CBN（立方晶窒化ホウ素）切削工具（硬度HV3200、高温耐磨耗性が40%向上）が装備されており、「低温油霧補助冷却」技術（切削部温度を60℃以下に制御）と組み合わせることで、刃先の崩れや切屑の生成を効果的に抑制している。
顧客の使用シナリオ
技術革新の面において、本装置は「高圧ゲートバルブの精密加工を1回のチャッキング工程で実現する」という分野で画期的な進展を遂げました。Φ750mmの4爪油圧チャック（最大クランピング力100kN、Φ200～500mmのバルブボディに適応）、8ステーションサーボタレット（ツール交換時間1.4秒）、およびラジアル動力式ドリル・タップユニットを統合することで、バルブ室の精密ボーリング（円筒度≤0.006mm）、ゲートプレートのシール面鏡面の精密旋削（「一定線速度＋微小送り」プロセスを採用、線速度80～120m/min、切込み量0.03～0.05mm、平面度≤0.012mm/100mm）、フランジ端面の精密旋削（平面度≤0.018mm）、および8～16個のフランジボルト穴のドリル・タップ加工（位置精度≤0.018mm）を一度のセットアップで完了できます（0.08mm以内、API 602規格のバルブボルト穴対称性基準に適合）。ゲートプレートのシール面における「高精度鏡面効果」への需要に対応して、当社は革新的に「多段階段階的精密加工プロセス」を採用しています。第1パスでは余肉の70%を除去し、第2パスでは0.08mmの切込み量で形状および位置誤差を修正し、最終パスでは0.02mmの切込み量で鏡面切削を実現します。これにRenishaw製の工作機械内測定プローブ（測定精度±0.0005mm）を組み合わせることで、ワークの熱変形をリアルタイムで補正し、シール面の表面粗さを安定してRa0.4μmに保ちます。複数の仕様のゲートバルブ（例えばPN25～PN42の圧力等級）の切り替えに対応するため、本装置には35セットの工程パラメータテンプレートが搭載されており、従来の2時間から18分へと交換時間を短縮しています。
三方向加工用の三方特殊治具
実装結果は高圧バルブ業界標準に完全に準拠しています。単品加工サイクルは50分から26分に短縮され、日産能力は160個から280個に向上しました。バルブ室とフランジ間の同軸度安定性は≤0.02mm、ゲートシール面の平面度は≤0.012mm／100mmを達成しており、API 602「コンパクト鋼製グローブバルブ」とGB／T 12234「石油・天然ガス産業用スタッド接続式バルブカバー付き鋼製ゲートバルブ」の要求を完全に満たしています。製品の耐圧試験合格率は88％から99.2％に向上し、漏れ率は0.0008％以下に抑えられ、シェル石炭化学の「ゼロ漏れ」技術基準を満たしています。クロムモリブデン鋼（F91）加工工具の寿命は80％延長され（1本の刃先で45～54個まで加工可能）、単一バルブあたりの切削工具コストは180元に低減されました。設備に搭載された知能型オペレーション＆メンテナンスモジュールにより、切削力（精度±0.5％）とスピンドル振動（サンプリング周波数1kHz）をリアルタイムで収集できます。工具摩耗予測モデルと組み合わせることで、設備の総合稼働率は76％から94％に向上し、年間停止時間は400時間短縮されました。
CK525は、高圧クロムモリブデン鋼ゲートバルブにおける「加工困難＋高精度」の業界課題を完全に解決しました。」同社の技術責任者は、「当社のゲートバルブは、寧夏の宝豊や新疆の天業など大規模な石炭化学プロジェクトにすでに適用されており、シェルのグローバルサプライヤー認証を取得しただけでなく、『8,000時間の連続運転においてメンテナンス不要』という厳しい要件も満たしています。これにより、高圧バルブ市場セグメントで当社は技術的障壁を確立しました。」この事例は、CNC立形旋盤が「難削材のカスタマイズ加工」「高圧シール精度の閉ループ制御」「工程の高効率統合」といった要素が深く融合することで、高圧バルブ製造分野における品質と生産性のボトルネックを突破するための核心設備となっていることを示しています。
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