航空宇宙およびエネルギー設備の分野において、インペラーは主要な動力部品であり、ブレードの断面形状の精度（要求される公差 ≤ 0.03mm）とハブとブレード間の同軸度（≤ 0.02mm）に基づいて流体機械の効率性および運転安定性を直接決定する。ある高級インペラー製造業者は、Φ300-500mmのチタン合金遠心インペラーを加工する際に従来の工程上のボトルネックに直面している。従来の工程では、「立形フライス盤によるハブの荒削り → 5軸マシニングセンタによるブレードの精密フライス加工 → 卧形旋盤による基準面の仕上げ」の3工程を経る必要があり、複数回のチャッキングによりブレード断面形状のずれが0.06-0.08mmを超える結果となり、インペラー組立後の空力効率が12%低下し、単品あたりの加工サイクルが最大120分に達している。同時に、チタン合金（TC4）は高温強度が高く切削変形が大きいため、工具摩耗率は鋼材の3倍に達し、単一のインペラーホイール加工における工具コストは800元を超える。
このジレンマを克服するため、同社は「一回のチャッキングによる全工程加工」を実現する専用インペラー加工システムとして、デマゲセン プレシジョンVTC80B CNC垂直旋盤複合フライス盤を導入した。本装置は鉱物キャスティング製ベッド（従来の鋳鉄と比較して振動抑制性能が70%向上）を採用し、レーザー干渉計による動的補正（位置決め精度を±0.007mmまで補正）を施している。また、トルクモーター駆動のC軸（分度精度±2.5″）との組み合わせにより、有限要素解析で最適化された構造剛性を備えており、径方向切削剛性は28kN/mmに達し、チタン合金の高速切削時に発生する18kNの径方向荷重を安定して耐えることができる。さらに、Siemens 840D SL CNCシステムおよび接触式工作機械用測定プローブ（測定精度±0.001mm）を装備することで、ブレード断面形状のリアルタイム測定と補正を実現し、輪郭度≤0.025mmという厳しい要求仕様を正確に満たすことができる。チタン合金の加工特性に対応して、本装置には液体窒素冷却システム（切削部温度を-10℃に制御）および超微粒子硬質合金切削工具（TaCコーティング、硬度HRC68）が搭載されており、ワークの加工硬化や工具への接合を効果的に抑制している。
顧客の使用シナリオ
技術革新の面では、この装置はインペラ加工において「工程統合＋精密表面制御」という二重のブレークスルーを達成しています。Φ1000mmの静圧スピンドル（最大回転速度1000r/min）、8ステーション動力タレット（Y軸ストローク±100mm）、5軸連動フライスヘッド（揺動範囲±120°）を統合し、ハブ外周の精密旋削（公差IT6）、ブレード表面の精密フライス加工（輪郭度≤0.025mm）、バランス穴あけ（位置精度≤0.05mm）、基準端面の研削（平面度≤0.01mm）を一工程で完結できます。複雑なブレードプロファイルの加工に関しては、「適応送り加工法」を採用しています。工作機械内での測定データに基づき、AIアルゴリズムによって切削条件（送り速度30-80mm/min）をリアルタイムで調整することで、精度を確保しつつ材料除去率を40%向上させます。チタン合金製薄肉ブレード（板厚3-5mm）の変形問題に対しては、「段階的逐次切削法」を採用し、各層の切込み深さを0.1-0.3mmに制御するとともに、剛性タップ機構（タップ加工範囲M6-M20）と組み合わせることで、ねじ加工精度6H級を確保しています。
顧客が加工した完成品
実装結果はハイエンド機器の基準に完全に合致しています。単品の加工サイクルは120分から65分に短縮され、日産能力は30個から58個に向上しました。インペラーブレードの断面形状は≤0.025mmで安定して制御されており、ハブとブレード間の同軸度は≤0.015mm、表面粗さはRa0.4μmに達しており、SAE AS9100航空宇宙品質マネジメントシステムの要求を完全に満たしています。インペラーの空力効率は10%向上し、ドイツTÜVライントラーゲンによる流体動的性能認証を取得しました。低温冷却およびパラメータ最適化により工具寿命が80%延長され、単一ブレードホイールあたりの工具コストは450元に削減されました。本機器に搭載された知能メンテナンスシステムにより、スピンドル振動（サンプリング周波数2kHz）および工具摩耗をリアルタイムで監視できます。加工ビッグデータ分析と組み合わせることで、設備の総合稼働率は72%から94%まで上昇し、年間停止時間は520時間短縮されました。
VTC80Bは、チタン合金インペラーの『合格品製造』から『精密スマート製造』への飛躍を達成しました。」同社の技術ディレクターは、「当社のインペラーはすでに航空エンジンおよびガスタービン分野で成功裏に応用されています。プラット・アンド・ホイットニーのサプライヤー認証を通過しただけでなく、単体機器で20,000時間無故障運転という厳しい要件も満たしており、これにより我々は高付加価値インペラーマーケットにおいて技術的障壁を確立しました。」この事例は、CNC縦型旋盤が「多軸協調アーキテクチャ＋材料プロセス適応＋スマート精密制御」の深層的融合を通じて、高付加価値インペラー製造分野における性能ボトルネックの打開を実現するための核心設備となったことを示しています。
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