加工産業に従事する人々は、あたかもμm レベルの加工精度を達成するのが簡単であるかのように、精度の面で勝ちたいという強い願望を持っています。-しかし実際には、高精度加工は厳しい技術分野です。-温度が精度に与える影響についての常識すら知らない人が多いのに、精度について話しているのは本当にイライラします。次に、この記事では、より包括的なポピュラーサイエンスについて説明します。
パート 1 基本常識: 温度変化が材料に及ぼす影響 一般に材料には熱膨張と熱収縮の特性があることは誰もが知っています。精密加工のプロセスでは、温度の問題を無視してはなりません。温度差は精度の「敵」とも言えます。この重要な要素が真剣に考慮されていない場合、精度についてどうやって語ることができるでしょうか?結局のところ、ほとんどの機械は鋼と鋳鉄でできており、室温や機械自体が発生する熱によって形状や長さが変化します。熱膨張・収縮による材料の具体的な変形量は、材料自身の特性や温度変化範囲に依存します。以下は鋼と銅の膨張係数の表です。鋼を例にとると、温度が1度変化すると、長さ1メートルあたり12μmの線膨張が現れます。鋼の膨張係数は次の図に示されています。
例: ワークの長さが 200mm で、温度が 10 度変化した場合、膨張値は 0.02mm となります。銅の膨張係数は次の図に示されています。
例：電極長さ200mm、温度変化が10度の場合、膨張量は0.05mmとなります。 PART 2 検出誤差の原因となる温度 ワークと検出に使用する測定器やゲージの材質が異なり、検出時の温度が標準温度（20℃）を下回っていない場合、標準温度からのずれが検出誤差の重要な要因となります。温度による検出誤差
例えば検出を例にとると、長さ100mmのスチール製ブロックゲージが手のひらの温度で加熱され温度が4度上昇すると、長さは4.6μm変化します。さらに、高精度の部品を測定する場合は、より高精度の測定方法を利用できる必要があります。-測定器や装置自体の精度指数が高くない場合、どうすれば高精度の測定を達成できるでしょうか?{7}}パート 3 重要な加工コンセプト: 熱安定性の維持 サイズ 100x30x20mm の鋼部品を例に挙げます。温度が25度から20度に下がるとサイズが変化します。25度ではサイズは6μm大きくなり、温度が20度に低下するとサイズは0.12μmしか大きくなりません。これは熱安定化プロセスです。温度が急激に下がった場合でも、安定した精度を維持するにはある程度の時間がかかります。一般に、対象物が大きくなるほど、温度変化時に安定した精度を回復するまでに時間がかかります。
精密加工の経験のない一部の工場では、精密加工を行う際に精度が不安定になる原因を設備の精度の問題に起因させることがよくあります。経験豊富な工場は、周囲温度と工作機械の間の熱バランスに注意を払うことが基本的な常識であることを知っています。たとえ工作機械が高精度であっても、安定した温度環境と熱バランスが保たれて初めて加工精度の安定性が保証されることを理解しています。
熱安定性の維持は、精密機械加工において深く理解する必要がある重要な概念です。気温を20度に保つべきか、23度に保つべきか悩む人もいるかもしれません。実際、重要なのは目標温度値を安定に保つことです。理論的には一般的に温度は20度必要ですが、実際の作業現場では、温度変動を厳密に管理する限り、通常は22度〜23度に温度管理されています。 PART 4 加工精度と解析を正しく理解する 一般的に、加工精度は精度と精度に分けられます。以下の図を見ると、より直感的に理解できます。精度 (Precision) 精度とは、同じ予備サンプルを繰り返し測定に使用したときに得られる結果間の再現性と一貫性を指します。場合によっては、高精度が高精度を意味しないこともあります。例えば、長さ1mmを基準に測定した3つの結果は、それぞれ1.051mm、1.053mm、1.052mmとなります。このデータ セットの精度は高いですが、正確ではありません。確度（Accuracy） 確度とは、測定結果と真の値との近さの度合いを指します。測定精度が高いということは、システム誤差が小さく、測定データの平均値と真の値との乖離が小さいことを意味しますが、データの離散性、つまり偶発的な誤差の大きさは明らかではありません。精度、精度、温度の関係は、通常、精度と精度に密接に関係しています。加工部品の精度は高くても精度が不十分な場合、作業場の温度が多少変動しても標準温度から大きく外れている可能性があります。部品の精度は高いが精度が低い場合、作業場の温度が大きく変動し、精度のばらつきが大きくなる可能性があります。部品が精密でも正確でもない場合、それは作業場の温度が標準の温度および制御要件から大きく逸脱していることを意味します。パート 5 工作機械の予熱の忘れ 工場で高精度の加工に精密 CNC 工作機械を使用している場合、このような経験をしたことがあるかもしれません。毎朝機械の電源を入れて加工すると、最初の製品の加工精度が満足できないことがよくあります。長い休暇の後に最初に加工を開始した部品の精度は不安定であることが多く、高精度の加工を実行する場合、特に位置精度の点で故障の可能性が非常に高くなります。-工作機械は、安定した温度環境と熱平衡状態があって初めて加工精度の安定を確保することができます。機械の電源を入れてすぐに高精度加工を行う場合、工作機械を予熱するのは精密加工の基本常識です。工作機械が長時間停止した場合や熱平衡状態にある場合、加工精度は大きく変化します。これは、CNC 工作機械の主軸および各可動軸の温度は、一定期間の運転後に比較的安定しており、加工時間が増加するにつれて CNC 工作機械の熱精度が徐々に安定するためであり、加工前に主軸および可動部品を予熱する必要性が十分に証明されています。しかし、多くの工場は工作機械の「準備運動」の準備リンクを無視しているか、それについてまったく知りません。工作機械が数日以上アイドル状態だった場合は、高精度加工の前に 30 分以上予熱することをお勧めします。-アイドル時間が数時間しかない場合は、5 ～ 10 分間予熱します。予熱中、工作機械は加工軸の繰り返し移動に参加できます。XYZ 軸を座標系の左下隅から右上隅に移動したり、斜めに繰り返し移動したりするなど、多軸連携を実行するのが最適です。{40}}実際の運用においては、工作機械にマクロプログラムを記述することで、工作機械が自動的に予熱動作を繰り返し実行することができます。工作機械が完全に予熱されると、高精度の加工生産に入ることができ、この時点で安定した一貫した加工精度を得ることができます。{43}}
