産業用高圧モーター（10kV以上）の製造分野において、モーターハウジングは固定子コアの荷重支持基板として機能する。止め径の公差、端面と軸との垂直度、および軸受室の円筒度は、モーター運転の安定性に直接影響を与える（国家標準GB/T 1993-1993では、止め径の公差をIT7レベル、垂直度を≤0.05mm/m、軸受室の円筒度を≤0.008mmと規定している）。ある大規模産業用モーター製造メーカーは、Φ300-600mmの球状黒鉛鋳鉄（QT500-7）製モーターハウジングを加工する際に、従来の工程上のボトルネックに直面している。すなわち、「横型旋盤による外周荒削り→立形中ぐり盤による軸受室の精密中ぐり→ラジアルドリル盤による取付穴加工」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、止め部と軸受室間の同軸度が0.1-0.15mmを超えており、モーター運転中の振動強度は1.8mm/sを超えている（合格基準値は≤1.1mm/s）、また単品あたりの加工サイクルは最大75分にも及ぶ。同時に、球状黒鉛鋳鉄の切削時に発生する断続的衝撃により、超硬合金切削工具の寿命はわずか40～50個／刃にとどまり、単一のモーターハウジング当たりの切削工具コストは50元を超える。
顧客の使用シナリオ
このジレンマを克服するため、同社はKede CNC VTC70 CNC縦形旋盤を導入し、剛性の高い重切削と一回のクランプ工程を組み合わせたモーターハウジング専用の製造システムを確立した。本装置は一体構造の航空グレード鋳鉄製ベッド（壁厚90mm）を採用しており、「12か月の自然時効＋72時間の振動時効」の二重応力除去処理を施している。さらに4点支持静圧ガイドウェイ（耐荷重 ≥ 50kN）と有限要素解析による構造剛性の最適化を組み合わせており、径方向の切削剛性は35kN/mmに達し、球状黒鉛鋳鉄の切削時に発生する22kNの径方向衝撃荷重を安定して承受できる。FNK CNCシステムおよびグレーティングスケール全閉ループ制御（分解能0.05μm）を装備することで、±0.007mmの定位精度および±0.01mmの繰り返し定位精度を実現し、軸受室のH6レベル公差要求に正確に適合する。球状黒鉛鋳鉄の断続切削特性に対応して、本装置には高出力スピンデル（45kW）と二重高圧冷却システム（内面冷却圧力1.2MPa、外面冷却流量40L/min）が装備されており、超微粒子WC Co合金切削工具（NbC強化相添加、衝撃靭性 ≥ 15MPa・m¹/²）と組み合わせることで、工具の欠損を効果的に抑制している。
モーターシェルクランプ
技術革新の面では、この装置はモーターハウジング加工における「工程統合＋重切削安定加工」の両面で画期的な進展を遂げています。Φ800mmの4爪連動油圧チャック（締付力最大150kN）、8ステーションサーボタレット（ツール交換時間1.6秒）、ラジアルパワートゥールヘッド（出力トルク350N・m）を統合することで、モーターハウジング外周の精密旋削（公差IT6レベル）、ベアリング室の精密ブローチング（円筒度≤0.006mm）、段差部の成形加工（直径公差±0.015mm）、端面フライス加工（平面度≤0.03mm）、および20～24個の取付穴のドリル・タップ加工（位置公差≤0.1mm）を一工程で完結できます。同軸度制御の難しさに対応して、「基準一体化加工法」という革新的な手法を採用しています。モーターハウジング両端の内孔を位置決め基準とし、機上測定システム（測定精度±0.001mm）を通じてリアルタイムで加工データを収集し、ワーク自重による微小な変形を動的に補正することで、段差部とベアリング室間の同軸度を安定して≤0.04mmに制御します。放熱リブなどの複雑構造に対しては、Y軸とC軸の連動補間制御により三次元曲面を一度に成形可能となり、従来の工程間移行に伴う工具痕の発生を回避しています。
実施結果は産業用高圧モーターの規格に完全に準拠しています。単品加工サイクルは75分から42分に短縮され、日産能力は120セットから220セットに向上しました。モーターハウジングの軸受室の円筒度は≤0.006mm、ステッパーと軸受室間の同軸度は≤0.04mm、端面の軸に対する垂直度は≤0.03mm/mであり、GB/T 1993-1993「回転電気機械の冷却方法」およびIEC 60034-1規格の要求を完全に満たしています。モーター運転中の振動強度は1.8mm/sから0.8mm/sに低下し、振動超過率は22%から1.5%に減少しました。衝撃耐性設計により工具寿命が60%延長され（1本の刃先で65～80個まで加工可能）、単一モーターケース加工における工具コストは32元に低減されました。設備に搭載された知能診断システムにより、スピンドルの振動加速度（サンプリング周波数1kHz）や切削力の変動をリアルタイムで監視できます。これに工具摩耗予測モデルを組み合わせることで、設備の総合稼働率は76%から93%に向上し、年間停止時間は480時間短縮されました。
VTC70は、当社の高圧電気筐体における『重切削加工と精密制御』の矛盾を解決しました。同社の主任技師は、「当社の20MW高圧モーターはCE認証を取得しただけでなく、原子力発電所や大規模化学産業などキーフィールドの設備が要求する10万時間の無故障運転条件も満たしています。これにより、高付加価値市場を開拓するためのコア競争力を得ることができました。」この事例は、CNC立形旋盤が「重厚構造設計＋工程統合革新＋知能精密制御」の深層的連携を通じて、工業用高圧電気筐体製造分野における品質と効率のボトルネックを突破するための主要装置となったことを裏付けています。
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