Z(Y)軸を安定させるオプション

質問

新規に立マシニングを購入予定です。大きさは
ストロークがＸ1500Ｙ700程度の物です。
金型加工なので、Ｚ（Ｙ）軸をなるべく安定させたい
のですが、投資と効果を対比するとどのオプションが
有効でしょうか？　工場は小さく、外気温の上下は
かなりあると思われます。メーカー推薦は下記です。

1.XYZ軸スケールフイードバック
2.クーラントクーラー
3.主軸熱変異補正
4.自動工具長補正

なお、主軸はBT50ビルトインモータ10000超回転仕様
ボールねじ軸心冷却仕様はありません。
どのオプションもかなり高価ですし、メーカーの説明
も懐疑的でどこまで信頼してよいかわかりません。
よろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

あまり自信はありませんが、お答えさせてください。加工精度をどの程度狙うのか、によってオプションを決められるとよいのではないでしょうか
１は、zy軸に関しては必要かと思います。
機械構造上、ｃ型コラムの場合ｙｚは熱変位が案外あります。3の主軸熱変位補正は取り付けたとしてもかなり変化するでしょうから、慣らし運転は必要でしょう。それまで省きたくともそれは無理です。
各軸特にｚ軸の上下の加工が多い場合は、ボールねじの冷却も必要かと思いますが、段差をなくすためには、工具長補正装置をうまく使いこなす方が良いと思います。タッチ式でも非接触式でも計測繰り返し精度の高い物を選定します。金型加工面と工具刃先の関係を一定にするためにはテーブル上面に工具測定装置を取り付ける必要があると思います。この工具測定装置の計測位置とワークとの関係を正しく保てれば、計測した工具長が工具プリセッタと数値が違えども、工具刃先は加工面に正しく来ます。どの種の工具でも工具長センサを基準として、高さがあってくるので段差が少なくなります。計測頻度は加工時間に合わせて多くなるでしょうが。
私の意見では、1.3.4.が必要ではないかと思います。
金型加工にクーラントを使うのであれば、温度調節は必要ですが、ミストクーラントではだめでしょうか。クーラントの温度と機械自体の温度差があると案外加工精度に影響します。

メーカとしては、牧野フ、森精機、オークマ案外知られていない三菱重工等がやはりいいと思います。
XYストロークからすると中物金型でしょうから、熱変位補正は工具計測と主軸と両方必要でしょう。機械が必ず外気に影響し変位し、段差が出ることになると思います。参考になれば幸いです。

お礼

回答どうもありがとうございます。
狙っている精度は23/100以内程度です。恒温工場じゃないのでこの辺が限界ではないかと思っています。
機械のイモノがこれ位変化していても
1.のスケールフィードバックは効果はありますか？
2.クーラントクーラーは販社さんが強く勧めていますが（要するにワークの熱を気にしている）ワークが暖かいうちはどうせ仕上げにかかれず待たないといけないので意味がない気もしています。
3.主軸熱変異補正はやはり必要でしょう。。Ｚ方向の
誤差は主軸の熱が一番きいているような気してます。
4.自動工具長補正はテーブル上でちょっと邪魔になりそうですが検討してみます。

メーカーは大隈豊和やその他いろいろ検討中です。
牧野のＶ77あたりがこの辺が強そうなのですが、ちょっと予算がたりなさそうです。見本市で見たオークマ
の66Ｖ（サーモフレンドリー）も気になるところですが確認したらまだ販売していないそうです。

回答No.4

noname#230359

> もし2.のクーラントクーラーのメーカーをご存知でしたら教えてください。よろしく
> お願いします。

純正のクーラメーカーを機械メーカーに聞くの手ですけどね・・・
例えば　http://www.kantoseiki.co.jp/oilmatic.htm

回答No.3

noname#230359

答えになりませんが予算次第で1,2,3,4,全て欲しいところでしょうね。
ただし経験数でそれらをカバーすることは可能だと思います。
順位を無理に付けるなら・・・（必要な順）
1.XYZ軸スケールフイードバック
3.主軸熱変異補正
4.自動工具長補正
2.クーラントクーラー

１，３，は外せないですね
４，は機械の精度にかかてきますので環境が良くないと効果は薄いと思います。
２，は取りあえず付けずに購入し必要だと感じたら純正じゃないのを購入すれば安くて済みます。

お礼

回答どうもありがとうございます。
やはり1.3は必須ですか。
4.の自動工具長補正は止める方向で検討中です。
やはりストロークの一部が犠牲になるのはちょっと
つらいです。あるメーカの物をみましたが、切子の問題や段取りもわるくなりそうです。
もし2.のクーラントクーラーのメーカーをご存知でしたら教えてください。よろしくお願いします。

回答No.2

noname#230359

知り合いの金型加工屋さんが、ある機械メーカの熱変位補正（主軸の伸び）のNCパラメータをクーラント使用時と非使用時にて設定値を変え使用しています。
非接触式の工具長センサを使用し、パラメータを変えながら、基準工具を計測し、加工回転数や、回転時間に対して、その工具長（オフセットメモリ）に入る数値を一定になるように熱変位補正用パラメータを変えています。
これは、加工回転で長さ計測する事のできるセンサーにて主軸を回転させながら、基準工具（長さのわかっているものが好ましいが、わかってなくとも良い）を計測し、
伸びるはずの主軸の長さが、機械側の熱変位補正で正しく補正されているならば、非接触式工具長センサで計測され、工具オフセットに入った工具長データが、いつ計測しても同じ長さ（同じ数値）になるはずですので、その様な結果になるように、パラメータを調整するのです。当然クーラント使用時と非使用時ではその設定値も多少違います。あんまり難しくはないようで、当然機械メーカの推奨値は記録して控えて居りいつでも元に戻せるようにしています。
彼らが狙っている加工精度は0.01mm以下ですが、ワークが小さいため可能であるかもしれません。
Y軸ストロークが500mm以下の機械ですので。

幸い同じ種の工具では、加工回転数は同じなわけで、主軸の伸びの補正が正しくできれば、問題は、工具磨耗補正だけとなります。
これはある程度の頻度で工具長を工具長センサで計測しながら加工を進めれば、工具オフセットに反映されるので、刃先が大きな加工段差を生まない数値として計測されます。
テーブル上にて加工面を占有するセンサーはやはり機械メーカにしてももっと考えるべきところだと思います。テーブルはその加工領域から金が湧き出るのですから。それくらいの感覚が機械メーカになければ、外国のメーカに負けることにならないかと少し心配です。

私が知っているところでは、主軸にもよりますが、BT主軸の場合、ある回転域で主軸は伸びますが、遠心力で、主軸テーパが開きドローバ軸により引き上げられ工具長は短く出たり主軸の回転数に伴う伸びで長く出たり複合的に動きます。
そこら辺はメーカが良く把握しているはずですのでよく確認して買うほうが良いと思います。
HSKは、キリコの噛み込みに注意が必要です。

長々すみません、結論的にはやはり1,3,4が必要ではないかと思います。クーラント使用する場合は、機械と同じ温度にクーラントを調整してくれる2も必要かと思います。でもどこの温度を見てクーラントの温調しているんでしょうか。確認が必要でしょう。

参考になれば幸いです。

お礼

回答どうもありがとうございます。
読ませていただいた感じですが、どうやらオプションをつければ終わりではなくて、データ取りも必要な感じですね。おっしゃるとおり、4の自動工具長補正は機上の場合、スペースも占領してしまいますし、大量の切子が出ることを考慮しますと、はずさざるを得ないようです。
メーカーに実測値を出してもらうように言ってみます。
いずれにしても一筋縄ではいきそうではないですね。