CNC 機械の精度と再現性: それは何ですか?

CNC 工作機械の精度とは、負荷がかかっているときに指定されたパスを正確に追跡し、指令されたエンドポイントに到達する能力を指します。これは動的精度として知られる概念です。逆に、再現性は、動作中に複数のサイクルを経ても、指令された動作を再現する際の機械の一貫性を評価します。これらの精度と再現性の定義は、機械製造業者が提供する静的測定値から逸脱する可能性があることを認識することが重要です。静的精度と再現性は通常、マシンが非アクティブなときに評価され、比較のベースラインとして機能します。

 

CNC 工作機械の動的精度と再現性は本質的に変動し、機械コンポーネントにかかる応力の影響を受けます。応力が増加すると、精度の維持が困難になり、精度と再現性の両方に影響を及ぼします。多数の変数が関係するため、機械メーカーは動的精度と再現性の仕様を保証付きで適切に提供することができません。

 

それでも、機械製造業者は、自社の機械が特定の用途の精度と再現性の要求を満たしているかどうかを評価する能力を備えている必要があります。新しい工作機械を購入する前に、その工作機械が運用上のニーズを満たす能力について製造業者に保証を求めることが賢明です。このプロアクティブなアプローチにより透明性が促進され、マシンの機能と要件の整合性が確保されます。

 

CNC マシンの精度に影響を与える要因

 

CNC マシンの設置後は、精度に影響を与える特定の要因はユーザーが制御できなくなります。これらには以下が含まれます:

 

1. 機械の構造: 機械の構造は、サポート コンポーネントが過度にたわむことなく、要求の厳しい加工作業に対処できるほど頑丈でなければなりません。

 

2. フィードバック システム: リニア スケールは、各軸の可動コンポーネントの位置を監視する際に極めて重要です。ロータリー エンコーダとは異なり、ウェイ システム、ボールネジ、カプラーなどの軸システム コンポーネントの完全性への依存度が低くなります。

 

ただし、次のような精度関連の責任はマシン ユーザーにあります。

 

1. 工作機械のキャリブレーション: 機械製造業者は最初にピッチ誤差とバックラッシュ補正を校正しますが、機械の耐用年数全体にわたって精度を維持するために、定期的にこれらの校正を繰り返すのはエンド ユーザーの責任です。

 

2. 環境: マシンのパフォーマンスに影響を与える可能性のある周囲の温度と湿度の変動を最小限に抑えるには、安定した作業環境を確保することが重要です。

 

CNC マシンの再現性のための熱変動への対処

 

最適な動的精度を確保し、機械の完全性を維持することは、一貫したコンポーネント生産を維持するための基本です。ただし、特にマシンのウォームアップ段階で信頼性の高い再現性を達成することも同様に重要です。

 

可動コンポーネント、特にスピンドルとウェイ システムの熱変動は、再現性を維持する上で顕著な障害となります。これらの部品は温まると膨張し、冷えると収縮します。この固有の熱変動により、公差が厳しい重要な表面でサイズの一貫性を維持することが困難になります。

 

この問題に対処するために、機械製造業者は、機械コンポーネントの熱変化を軽減するためにさまざまな戦略を採用しています。これには、主軸およびウェイシステムの冷却機構の実装や、熱変動による再現性への影響を最小限に抑えるための設計手法の統合が含まれます。たとえば、CNC ターニング センターでは、主軸台をベッドに対して垂直に配置することで、切削工具の刃先の高さのみが熱変化の影響を受けるようになり、加工直径の変動が最小限に抑えられます。

 

新しい CNC マシンに投資する場合、熱変動への対処に対するメーカーのアプローチについて問い合わせることが重要です。さらに、ウォームアップ中の熱膨張による機械加工表面の偏差が許容範囲内に収まるようにすることが重要です。そうしないと、生産を開始する前にマシンのウォームアップ期間が必要になるため、生産性が低下する可能性があります。

 

さらに、重大な再現性の課題は、機械の設計ではなく、機械の特定の用途に起因して発生する可能性があることを認識することが重要です。生産実行中またはジョブ サイクル間の変動は再現性に大きな影響を与える可能性があり、材料の無駄が発生したり、時間のかかる調整が必要になったりする可能性があります。

 

CNC 加工のバリエーションの例

 

本番稼働中は、次のようなさまざまな要因によって変動が生じる可能性があります。

 

-工具の摩耗: 時間の経過とともに刃先が劣化し、加工面に変化が生じることがあります。外部表面は膨張する一方、内部表面は収縮することがあります。

 

-切れ味が悪くなった工具の交換: 鈍くなった切削工具を交換する場合、精度を維持するには新しい刃先を正確に位置合わせすることが重要です。

 

あるジョブの実行から次のジョブの実行までの変化の例は次のとおりです。

 

-ワークホールディングのセットアップ: ワーク保持装置の配置と位置合わせ、クランプの位置と力、プログラムのゼロ割り当ては、ワークピースの安定性に影響を与える可能性があります。

 

-切削工具のアセンブリ、測定、オフセットの入力: コンポーネントやアセンブリのばらつきは剛性に影響を与え、潜在的な機械加工の問題につながる可能性があります。

 

-マシンの状態: 事故やメンテナンスの怠りによって変動が生じると、以前は成功したジョブであってもサイズ設定の問題が発生する可能性があります。