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活用・導入事例

切削加工におけるハイスピードカメラ
活用・導入事例

このページでは、切削加工においてスーパースローモーション撮影を可能にするハイスピードカメラの導入時例や、ハイスピードカメラの導入によって解決できる問題点などを詳しく解説しています。ハイスピードカメラ導入の参考としてご活用ください。

切削加工における撮影のポイント

高速で回転するドリルなどを利用して金属を削ったり、穴を開けたりする切削加工において、問題発生の瞬間を肉眼で捉えることは困難です。そのためハイスピードカメラによるスーパースローモーション撮影によって、トラブルの原因を可視化して検証することは有効です。

ただし、切削加工では切りくずなどが発生して飛散するため、撮影時にはそれらが画角を遮らないよう調整したり、カメラが傷ついたりしないよう注意しなければなりません。また、切削油を使用すると加工ポイントが見えない場合もあります。

ハイスピードカメラで解決できること

例えば金属板に穴を開ける加工において、穴の中心点が微妙にずれていたり、穴のサイズが微妙に異なっていたりする場合、ドリルが正確に動作せずブレてしまっている可能性があります。あるいは加工マシンに取り付けた工具が破損した時、どのような原因やタイミングで破損が生じたのかスーパースローモーション動画だからこそ撮影できる場合もあるでしょう。

その他、ドリルの回転速度(回転数)によってどのような違いが発生しているか確認することも可能です。

導入・活用事例

ドリル加工×ハイスピードカメラ(フォトロン)

※引用元:フォトロンYouTube
(https://youtu.be/0jeeqlWidVg)

加工対象の金属素材(20mm角)に関して、ドリルによる穴あけ加工を高速撮影によってスーパースローモーション映像(シャッタースピード:10万分の1秒、フレームレート:12,800fps)として記録した事例です。

カラーカメラを利用することで鮮明な動画が撮影されました。回転数10,000rpmのドリルが人間の目でも十分に確認できる状態として撮影されており、加工によって発生している金属屑の状態や周囲への飛び散り方まで正確に確認することができます。

ドリルの回転数の比較×ハイスピードカメラ(フォトロン)

※引用元:フォトロンYouTube
(https://youtu.be/oBNG8moHZkM)

ドリルを使った切削加工において、ドリルの回転速度を変更することで、加工にどのような違いが生じているのかハイスピードカメラによるスーパースローモーション撮影で比較検証している事例です。

一方のドリルは5000rpmの回転速度となっており、もう一方は1万rpmの回転速度になっていることがポイントです。両者の撮影速度を調節して同じ速度のドリル回転映像を取得することで、穴あけ加工における差違や影響を明確化しています。

エンドミルと切削動力計との同期×ハイスピードカメラ(フォトロン)

※引用元:フォトロンYouTube
(https://youtu.be/lp20efd6gK8)

軸方向へ推進して円形の穴を加工するドリルに対して、エンドミルは軸に直交する方向に穴を開けたり、表面を平滑化したりするために用いられる加工機です。エンドミルの回転と、切削動力計の波形を同期させ、その様子をハイスピードカメラによって撮影した事例となります。

切削動力計の波形の変化と、実際に素材が加工されている様子を同時に観察することで、波形がどのような状態を示していたのか具体的に確認することができるようになります。

工具の振動の画像解析×ハイスピードカメラ(フォトロン)

※引用元:フォトロンYouTube
(https://youtu.be/GgNZm3vcjpg)

ドリルによって切削加工を行っている状況をハイスピードカメラによってスーパースローモーション撮影し、さらに振動計を活用して工具の振動の様子をアナログ波形によって記録、それぞれを比較検討した事例です。

波形を確認することでドリルの先端がブレて位置がずれていることが確認されていると同時に、実際にドリルがブレている様子を視認することで問題の発生状況を具体的に観察することができました。これによりパラメータの再設定などが可能になります。

DIC解析による材料の変位観察×ハイスピードカメラ(フォトロン)

※引用元:フォトロンYouTube
(https://youtu.be/XEFaHe-rQK8)

穴開け加工時における材料の変形を、ハイスピードカメラを活用したDIC解析(歪み解析)によって分析している事例です。

ドリル加工を行っている素材において、加工面の反対側から穴あけ加工を高速撮影することによって、素材の表面に生じる歪みの状態を解析しています。これにより、ドリルの回転速度や工具の最適化を検証したり、切削加工が素材に与えるダメージや影響などを分析したりすることができるようになります。

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シーン別ハイスピードカメラ3選
ハイスピードカメラを選ぶ上では、必要とするスペックや機能を把握することも大切ですが、導入後のイメージを明確にするために活用事例を参考にすることがおすすめです。ここでは、ハイスピードカメラの活用事例の多い3社とおすすめ製品を紹介します。(2021年10月1日時点)

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シナノケンシ公式HPキャプチャ
引用元:シナノケンシ公式HP
https://plextor.jp/plexlogger/

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製造現場:40件
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特殊状況:0件

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製造現場で求められる
スペックを満たし(100,000fps)
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フォトロン
フォトロン公式HPキャプチャ
引用元:フォトロン公式HP
https://www.photron.co.jp/

活用事例数

製造現場:8件
研究開発:29件
特殊状況:0件

おすすめの理由

研究用に適した
撮影速度100万fps以上の
製品が多い (3製品)

特殊な状況での撮影が必要なら

ノビテック
ノビテック公式HPキャプチャ
引用元:ノビテック公式HP
https://www.nobby-tech.co.jp/

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