NC加工機の精度が狂う原因について

質問

門型の大型モデル用加工機を使用しています。
導入してまだ２年しか経っていない機械ですが、
不具合が多く、メーカーとのやりとりが絶えません。
しかしメーカーからは歯切れの悪い回答しか出ませんし、
上司からは早急に解決を迫られる状態・・・（泣）

そこで一般論として考えられる、NC加工機の精度が狂う原因について、
教えていただきたいのです。
室温管理や据付けでの地盤状態などの環境要因もあると思いますが、
主に機械的に精度が低下する要因はどんなものがあるでしょうか？

回答No.5

noname#230359 · ベストアンサー

門型の加工精度が変化しやすい要因として
1.窓があるか
日光が部分的にあたり姿勢変化し精度に影響する
2.空調の風が直接当たるかどうか
部分的にあたると姿勢が変化して精度に影響する
3.機械構造体(コラム)の材料が鋳物か？
製缶(板金）構造だと振動、温度変化による影響を受けやすい
4.機械案内が摺動面かリニアガイドか？
微細加工にはリニアガイドが有利だが、
重切削及び重量変化等では摺動面のほうが有利
5.機械の水平の問題
ジャッキボルトが複数あるためコラムとベッドのジャッキの
効かし方によって姿勢が変わる
6.Ｚ軸ストロークが長いので上と下とでは同軸がでにくい
4との関わりが多少あるが、一般的には倒れがわずかだがある
7.連続運転とかによる熱の影響
長時間連続して加工した場合、スピンドル、ボールネジ、摺動面等の熱
　により姿勢が変化する。これらをオイルコントローラーで冷却してるか
　また、ものによってはベッド、コラム、摺動面もオイルコントローラー
により冷却しているものもある

門型で高精度を求めるのは上記のような諸事情により変化しますから、
同時期に納入された同モデルの場合でも1台はよくてももう1台が駄目な
場合もあります。段差がでるのは上記の水平、主軸の倒れ等によってどの
位置で出やすいのか傾向をみながら加工してみてはどうでしょうか？

お礼

ありがとうございます、詳しい解説で助かります。
実際の設置状況としては、残念ながらけっしていい状態ではありません。
空調設備がないため、機械の温度変化は否めません。
本来であれば、まず温度による要因を取り除いた上で
した上で、機械的な精度調整の話になると思うのですが。

しかし工場の構造上の問題もあり、早急に手を打てない
部分なのでもどかしいところです。

その上で、定盤上での不具合の出やすい位置などについては
あまり検証出来ていないので確認したいと思います。

回答No.6

noname#230359

回転部分には、ベアリング、ブッシュ（軸受け）が使われています。ベアリング（点あたり、せいぜい線あたりですから）の通常寿命は平均的には、早くて、せいぜい３ヶ月程度が精度保証できる範囲と機械メーカーさんは、言われています。ブッシュは面であたるので、寿命は１－２年と延びます。

さらに、摺動部も面あたりですか減って行きます。

ベアリングに安い（ペールで８－９千円）グリスでも使えば、ひと月程度でベアリングは消耗します。最低でも、２ＫＧで1万－２万程度のグリスは必要と思われます。

ブッシュや摺動部の潤滑油も、安いものを使えば、減りは早くなりますので、ランニングコストをけちると、機械は大幅に影響を受けることとなります。

有名な摺動面油の○クトラは、１０年前のケガキが消えないことで、多くの指示を得ているようです。

このあたりの、チェックも必要かも知れませんね。

お礼

ありがとうございます、なるほど、潤滑油などの管理も
かなり重要なファクターであるということがわかりました。。。
基本的にはメーカー推奨のものを使用していますが、
メンテナンスは最低限のことしか出来ていないところもあるため
今後は視野にいれなければなりませんね。

回答No.4

noname#230359

ぶつけると主軸に影響が残りますので開ければ分かります

もう一つ加えるなら
基礎はどうですか
基礎が悪いと機械精度は不安定になります
機械メーカの要求を満たす工事はなされていますか？
どのように基礎工事の内容確認をされましたか？
過去にアンカーホールを入れるために邪魔になる鉄筋を切った工事屋がいましたから
確認が必要です

お礼

ありがとうございます。

導入にも携わっていたのですが・・・理想としては
加工機メーカーに責任を持たせるように、メーカー選定の
業者を入れられればよかったのですが。
諸事情（主に日程）により工場全体を施工する工事業者に委託する
しかなかったため、施工自体はあまりいい状態では
なかったのではないか・・・という見解です。
これだと機械メーカーに逃げ道を作らせてしまうことに
なるので厳しいですね。
いい勉強にはなりましたが・・・

回答No.3

noname#230359

Ｇａｃｋｔ 様
　質問が漠然としていてアドバイスしかねます。
メーカー名、機械機種を教えていただけませんか？
　導入してまだ２年→保障期間内でしょか？保障期間が過ぎるとメーカは出張に費用がかかるので腰がおもくなります。
　上司からは早急に解決を迫られる状態→購入した商社とよく話し合い対応しては、メーカーが歯切れの悪い回答ならば外部のメンテナンス会社を使うなど。
　加工段差が出たりという問題がある状態です。→カッター径を教えてください。
　真円切削、真四角、段差仕上げ加工などテストカット行い、データをメーカに伝えましょう。
　主に機械的に精度が低下する要因はどんなものがあるでしょうか？→バッククラシュ値の補正→切削時と早送り時の中間で補正する。
いずれにしてももう少し詳しい現状を教えてください。

お礼

一般的な見解が聞きたくて、内容が漠然としてしまいました。
スミマセン。
残念ながら保守期間が１年であったため、すでに修理などでは
原則として有償になってしまうのですが、現在起きている
不具合では、原因が通常では交換しないと言われている
構成部品にあったりするので責任の所在がはっきりせず、
なかなか交渉が進まないところもあります。

自社ではケミカルウッド相当のもので成形型を加工するのが
ほとんどであるため、主に使用する工具はR３～R１０程度の
ボールエンド、ラジアスエンドがほとんどです。
絶対的な寸法精度よりも、面のつながりを要求されるため
面精度は０．０５以内を目標としていますが、実情では０．１という
ところでしょうか。

現在テスト加工を行い、発生する現象について検証しています。

回答No.2

noname#230359

たとえ２年しか経っていない機械でも精度の劣化はあります。

　1.無理な加工による精度劣化（ガタ）
　2.衝突などによる精度劣化
　3.消耗による精度劣化
　4.制御装置等の異常
　5.メンテナンスの不備

様々な要因で精度は劣化します。

まず、新品の時と何がどれくらい精度が落ちているのか具体的なデータを把握して問題にあたるべきです。

振動や過負荷も当然、精度の劣化の原因と考えられます。

ベアリングの寿命も約20.000時間程度に設定（使用状況によって大幅に変動）されているメーカーが多いようです。

機械も部品の集まりですので組み付け精度も含め、ある程度のバラツキはあります。

静的精度と違い、加工精度の場合は　ツール・刃物・治具・ワークの影響が非常に大きく、加工不良の多くはこれに起因しています。

精度調整については自社にて直角度・真直度・バックラッシュ・異音などを定期的に（半年か１年）測定をして問題をがあればメーカーににチェックをしてもらうのが良いと思います。

お礼

回答ありがとうございます。
たしかに、機械だから当然ですよね。
機械の精度については、現在基準値には収まっていますが、
加工段差が出たりという問題がある状態です。

２．と５．については今のところ無いという前提で、
１．３．４の部分で要因を探しています。
１．については、どこまでが無理な加工かという定義が
難しいのですが・・・
加工時にスピンドルにかかる切削負荷、急な加減速、振動・共振
工具のバランス、発生する熱など・・・
そういった要因で機械は劣化していくのでしょうか？
精度調整メンテナンスをメーカーに依頼するのに
（例えば１年に１回）みなさんはどのように決められて
いるのでしょうか？

回答No.1

noname#230359

まず、機械の静的な精度がどうなってるかの確認が先決だと思います。

これには『レーザー測長器』が必要です。
レンタル業者を調べたのですが、基本料金が６０万とかで非常に高価でした。
機械メーカは調整用に必ずといっていいほど持ってるはずです。
そして現場持込みの校正サービスを明示しているところもあります。これも高いと思いますが、そこはクレームの付け方次第で。。。

原因は様々考えられますが、出発点としてデータが無いことには話が始まりません。
これでメーカが標榜する静的精度に問題なければ、温度管理などユーザーの使い方にあるとなります。

静的精度が出ているとしたら、使い方、特に温度の問題が大きいと思います。
これもデータが必要です。『放射温度計』は１万円台でもあるようです。
これで機械やワークの温度を測って、精度と対比されてはどうでしょう？

オークマが（マザックも？）機械の温度変化を検出して補正をかける方式を発表してます。ご参考迄。
http://www.okuma.co.jp/onlyone/thermo/index.html

機械を恒温室に入れても、ワークの温度を均すためにはどれぐらい放置したら良いのかとか、切削熱を冷ますために加工を落とすとか、方策は様々あります。

参考URL：

http://laser.taiyo.co.jp/product/

お礼

回答ありがとうございます。
静的な精度はメーカーの精度検査の基準値には入っているのは
確認できている状態です。
レーザー測長器は知らなかったので参考にしたいと思います。