工作機械・鋳物の枯らし迷信

質問

吹聴する誰彼はさておき、依然、広範囲に迷信が残ってると思います。

とっくの昔に止めたとの話は聞くが、（Ｋ・Ｈながら）データが殆ど出ないのが残念です。

データあれば提示願いが、あのメーカやってないよ　の情報も書込んでください。

【迷信の発信元】検索トップ
　　http://summit.ismedia.jp/articles/-/472?page=3
　　工場の裏庭で見たドイツの工作機械の秘密・橋本久義　

　　私がドイツに赴任していた当時（1980年頃）、日本の工作機械メーカーの方も多数お見えに
　　なったのだが、「どう頑張ってもドイツの精度は出せない」と異口同音に嘆いておられた。
　　工場の裏庭にベッド鋳物がたくさん放置してあって、錆だらけだった。
　　鋳物は溶融した鉄が冷える際に、歪みが鋳物の中にたまる。これが時間とともに鋳物にゆがみを
　　もたらす。だから日本では熱処理をして、焼き鈍し、焼きならし等をして内部応力を取り除く。
　　だが、一番いいのは鋳物を枯らせることだ。つまり、時には10年以上の時間をかけて狂うだけ
　　狂わせて、安定した状態になった鋳物を使うことだ。

【実情調査】

　　http://www.rieti.go.jp/jp/events/e01071301/pdf/chuma.pdf
　　資本財産業におけるモジュール化：半導体露光装置ｖｓ工作機械産業
　　2001　中馬宏之（一橋大）
　　国内12社から聞取り調査　海外含め883社にアンケート調査（回収率悪）

　　鋳物に関してであるが、２０年以上も前には、有力な工作機械メーカーにはほぼ例外なく
　　鋳物工場があり、さらに、出来上がった鋳物を長期間枯らす（＝残留応力を空気中で自然に
　　除去する）目的で至るところに鋳物が散在していたという。
　　ところが、工作機械の精度を経年的に狂わす元凶としての鋳物内の残応力を焼鈍炉の中で自動
　　的に効率よく取り除く技術に代表される最適制御技術の発達・標準化によって、各メーカーから
　　鋳物工場のみならず鋳物の枯らし作業が消えていった。

【超精密機械の基礎】
　　Ｗ.Ｒ.ムーア著1970年刊　和訳1979年刊　訳は長岡俊郎氏他三名のニコン技術者

?.鋳造技術
　　鋳造技術は安定性における要因であり、それゆえ最終精度における要因である。
　Ａ.鋳鉄を「適正な組成」にすれば、機械加工性、耐摩耗性およびキサゲ面の質は向上する
　　（悪い鋳物や巣のある鋳物をキサゲすることは物理的に困難である）。
　Ｂ.鋳物の安定性は主として鋳造した後、鋳型の中で行われる均一な徐冷に依存する。
　　したがってこれは鋳型が適切に設計されているかどうか、又鋳物が空気にさらされる
　　前に完全に冷却するよう充分な時間がとられているかどうかにかかっている。
　　前述の二つの仕様を満足させる鋳物よりもっと安定した金属は恐らくないであろう。
　　金属の安定に関するわれわれの信頼は確固とした統計的証拠に由来している。
　　すなわちこの文書を書いている時点（1970）で7000台以上にも及ぶ精密工作機械の
　　製造を30年以上行ってきた経験に基づくものである。

　　鋳鉄の先天的な安定性は NPL（英国立物理学研究所）の Nickols によっても確認された。
　　彼は鋳鉄の安定性について7年間にわたってテストを行ったのである。
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?.鋳鉄の機械加工
　　その安定性にもかかわらず鋳鉄は機械加工、特に表面の部分を相当量削ればその平衡状態が
　　変わるという点では他の金属と同じである。
　　仕上げ加工の前にクランプをゆるめ、加工物にかかる力を取り除く。その後に曲りを
　　生じないよう適当にクランプすることが大切である。
　　加工物に応力が残るか残らないかは機械加工される時の方法いかんによる。
　　重要な機能を持つ鋳鉄の表面を機械加工するには１本バイトで平削りする方法が望ましい。
　　この裏づけは、機械加工が鋳鉄にどのように影響するかをみるために行われた、次の実験によく
　　現れている。鋳鉄のくさびをテストピースとして使って１本バイトによる平削りを行った
　　ところ、くさびの機械加工による反りは最も少なく、以後完全に安定しているであろうという
　　ことがわかった。くさびをフライス加工した時には機械加工による歪みがより大きく発生し、
　　くさびの応力が除去されるまで続くと思われる恒久的な不安定性が見いだされた。
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結論
　　鋳鉄の部品は安定化させるために野ざらしにし、錆びさせ、熟成させなければならないという
　　理論は昔から繰り返しされてきた。
　　正確な測定設備や充分な温度コントロールがない状態で、鋳鉄の安定性は非難されていた。
　　不安定であると決めつける前に、機械加工の方法や変形、又最もケースの多い温度変化による
　　影響まで原因をたどっていくべきであったのである。鋳鉄は理想的な材料である。
　　鋳鉄は理想的な材料である。鋳鉄はすぐに役立つし、形をとるために容易に鋳造され得るし、
　　比較的湿度の影響を受けない。
　　それは鋼とほぼ同じ膨張係数を持ち、品物がキサゲされるとき当りが出しやすい。そして中でも
　　最大の長所は、鋳鉄は最も安定した材料のひとつである、ということである。
　　これらの長所はいかなる鋼にも、御影石にも、あるいは代用物として考えられる他の材料にも
　　ないものである。

【本の背景?】
ムーアといえば治具グラインダーの代名詞に近いほど著名。発行は輸入元の国際工機

注目すべきは【実情調査】と同時期の出版。日本メーカとの交流も同時期。米工場訪問の企画ツアーまであって、ムーアは隠すことなく見せた。

　　http://www5.matsuura.co.jp/japan/news/2012oct/201210P06.pdf
　　1980～　松浦機械会長と代替り後も交流続く

　　http://itabashi.or.jp/company/geocities.html
　　現社長が25歳の頃、米国ムアー社の発行した超精密機械の基礎の文献を読み感動し、
　　ものづくりのあり方を哲学として持つとともに、、、

日本の工作機械業界に与えた影響は実に大きいといえる。
訳者がニコンなのは【実情調査】にある半導体機器ステッパーの開発に絡む（と類推）

↑NHKｽﾍﾟｼｬﾙ『電子立国日本の自叙伝』においてステッパーの摺動面をラップする場面あり。

【本の背景?】

ムーアの機械ベースはダブルＶと称し、上下とも同じ形にキサゲ仕上げして、下のＶに◇のバーを嵌込み摺動する構造。

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調整では180°回して入替（職人語でトンボ）できるので真直性を追究しやすい。
◇のバーは表面HRc70の窒化鋼をラップ仕上げ。耐摩耗抜群で上側の鋳物面は摺動で摩耗しても精度は保たれるとする。

送りの位置決めは29°台形ねじで同じく窒化鋼のラップ仕上。公差はフルストローク400～で2.5ミクロン（の片側公差）と驚異的で、しかも10年保証。

キサゲはともかく、ラップのワザは容易でなく、工作機械ではコストが合わず、見学できても真似するところはニコンの他に現われなかった。
また摺動面は高速移動には不向き、台形ねじ位置決めは常に片寄使用の欠点があり、NCの、リニアガイド＋ボールねじ＋スケールフィードバックには勝てず、ムーアは次第に没落していった（社名と機械は現存）

【超精密機械の基礎】　結論　　鋳鉄は理想的な材料である　を重複させたミスプリ

【本の背景?】

この本は古書、ヤフオクに殆ど現われない。
国会図書館サーチで調べると所蔵する図書館は４県。
高専・大学図書館蔵書の検索では46件あり、門をくぐると閲覧できる。

国際工機は1990年までに治具グラインダー600台を輸入との情報。その後伊藤忠マシンテクノスに吸収、さらに昨年末に商権委譲。
　　http://www.enablekk.com/products_TOP.html
その経緯から再刊は絶望的。

私は刊行を知った直後に購入し、加工技法や測定法についてはバイブルとして繰返し精読したが、本件の枯らしについては流し、記憶が薄れてました。
しかし機械メーカとの折衝で鋳物のうんちくを聞く機会もあり、枯らしは絶滅し、炉での焼なましに移行したのであろうとの認識。

なのでキッカケとなった質問には即反応し回答
　　No.43845 材質ＳＵＪ２の焼き入れ焼き戻し後の寸法の経年変化
　　自然枯らしはイマドキ流行ってません

しかし調べてみると、【迷信の発信元】が検索トップ。
これは放置できぬと【実情調査】が時点での認識とマッチしたが、具体性に欠けるので、手元の書籍を見直し【超精密機械の基礎】で焼鈍も不要と知る。

加工技法で得た知識の例
　・?.鋳鉄の機械加工にある平削盤の効用
　・芯合せ

測定法
　・ステップゲージ。ミツトヨはチェックマスタと称しブロックゲージを組合せる。三次元の校正
　　に多用するが、ムーアはその元祖と思え、一体をラップ仕上するので、遥かなる高額。
その他、角度割出しなど数えきれぬほど。

回答No.12

noname#230359

工作機械・鋳物の枯らしは迷信だと思います。
迷信という言い方が悪ければ解析的には行っていなかった勘の世界でしょう。

半導体の世界で例えるとシリコンウェハ加工後の結晶歪み除去ですよね。
半導体ではその影響は計測値に反映できていて対策も行なわれており
基本的にはかなり高温でのアニール（慣らし）処理をすることになります。

同様に考えれば、もし鋳物の枯らしが現実に意味を持つのなら
保管場所は野ざらしではなくビニールハウスなどで加温することで
半分や1/3の保管時間で同等の効果を得られるのではないかと思いますが
それを行なわれている業者さんっているのでしょうか？
当然、九州と北海道では保管期間は同等ではないはずになりますしね。

保管場所の温度による影響も考えなくて良い程度で行なっていたなら
最初の数日以上の保管期間は誤差範囲と言ってもいいんじゃないでしょうか。

半導体露光ステッパーについては、大昔のラッピング世代物なんて知りませんｗ

もともと半導体ウェハ自体が加工工程が進む毎にひん曲がり歪むため露光ステッパーは露光アクティブ補正機能を備えていますので、ステッパー移動テーブルのフルスケールでの精度を問題にしていた事はあまり聞きません。

どちらかと言えば露光時のウェハ面内での温度不均一性とかの方を制御してるはず。

スバル望遠鏡やハッブル望遠鏡の反射鏡のガラスとか、何年放置したとか聞いたことないですし。

補足

仰る通りです。（10）の　ははは　さん回答／お礼と同様に。

狂爺はいつもの　半導体♪ﾍﾞﾝﾍﾞﾝ♪　を書けばよかったのに、嘘バレバレに陥り…馬耳東風（笑）

ステッパーは見たことないが、300mm対応の研削装置は、展示品ではカバーで覆う内部構造まで工場見学させてもらいました。
変化も均一であれば、巨大機械なら校正で戻せるし、超精密機械でも挙げた例の通り、超微細機械は動作中の補正で済むのでないかと思います。