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加工機の高剛性化とは？課題と対策・製品を解説
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微細加工技術 |
難削材加工における加工機の高剛性化とは？
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難削材加工における加工機の高剛性化
難削材加工における加工機の高剛性化とは？
難削材加工における加工機の高剛性化とは、チタン合金や超硬合金などの加工が困難な材料を、高い精度と安定性で加工するために、工作機械の構造や部品の剛性を向上させる技術のことです。これにより、加工中の振動やたわみを抑制し、工具寿命の延長、加工精度の向上、生産性の向上を目指します。
課題
加工時の振動抑制の困難さ
難削材は硬度が高く、加工時に大きな切削抵抗が発生するため、加工機のわずかな振動も製品精度に大きく影響します。この振動を効果的に抑制することが課題です。
工具寿命の低下
難削材の加工は工具に大きな負荷がかかり、摩耗が早いため、工具交換頻度が増加し生産性が低下します。工具寿命を延ばすための対策が必要です。
熱変形による精度低下
加工時に発生する熱による機械本体の変形が、加工精度を低下させる要因となります。熱変形を最小限に抑える設計が求められます。
複雑形状加工の限界
高精度な複雑形状を難削材で実現するには、微細な動きや安定した切削が不可欠ですが、剛性不足はこれらの加工を困難にします。
対策
構造設計の最適化
機械本体の骨格構造を、応力分散に優れた設計に変更し、厚みやリブ構造を強化することで、全体的な剛性を向上させます。
高剛性部品の採用
主軸、ガイドウェイ、ボールねじなどの主要部品に、より剛性の高い材質や設計のものを採用し、各部のたわみを低減します。
振動吸収機構の導入
機械本体や各駆動部に、ダンピング効果の高い素材や機構を組み込み、加工中に発生する振動を効果的に吸収・減衰させます。
熱対策の強化
冷却機構の強化や、熱膨張率の低い素材の採用、熱源からの隔離などにより、加工中の熱変形を抑制します。
対策に役立つ製品例
高剛性フレーム構造
機械本体の骨格となる部分に、応力分散に優れた設計と高強度素材を採用することで、加工時のたわみを最小限に抑え、全体的な剛性を飛躍的に向上させます。
高精度リニアガイドシステム
摩擦抵抗が少なく、高い位置決め精度と剛性を両立するガイドシステムを採用することで、微細な切削でも安定した動きを実現し、加工精度を高めます。
ダンピング機能付き主軸
主軸内部に振動吸収材や機構を組み込むことで、切削時の振動を効果的に抑制し、工具寿命の延長と面粗度の向上に貢献します。
温度管理システム
加工エリアの温度を一定に保つための冷却装置や、熱膨張を考慮した設計により、加工中の熱変形による精度低下を防ぎます。
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