CNC加工における表面精度に影響を与える主要因子

CNC工作機械の機械加工分野での役割は増大しています。この加工技術は品質が安定しており、少量多品種、高精度部品に優れた性能を発揮し、同時に製品合格率の確保において非常に信頼性が高いため、産業分野で広く採用されています。CNC加工の表面精度に影響を与える要因を見ていきましょう。

1. 精度関連の概念

a. 加工精度の概念

加工精度は主に部品加工の精密さを指し、加工後の部品実寸法と設計時の幾何パラメータの一致度を主に意味します。部品加工精度の主な内容には、幾何形状、寸法、相互位置の3要素が含まれます。

b. 表面品質の概念

表面品質には表面粗さと波状度の両方が含まれます。表面粗さとは、加工面に微視的に存在する幾何学的誤差を指します。

c. 表面層の物理的・力学的特性

加工プロセスにおいて、工具と部品が接触すると、工作物表面の物理的・力学的特性が変化します。主な現象は表面硬化と冶金的変化の発生です。一般的に加工後、工作物表面層の硬度と強度は一定程度向上し、高温の影響で冶金組織が変化します。これにより工作物表面層の物理的・力学的特性が弱まり、表面層精度が低下することもあります。

2. 加工精度に影響を与える主な要因

a. 加工原理誤差

加工原理誤差は、加工に使用される工具の近似形状や成形運動によって生じる誤差を主に指します。一般的な曲線のCNC加工では誤差が生じやすいです。これは主に、工具が工作物の成形運動に対して相対的に類似しているためです。したがって、CNC工作機械が曲線運動を行う際、円弧補間や直線運動を用い、平行座標軸の微小直線セグメントで加工することで、設計寸法に近づけることができます。

b. 工作機械誤差

工作機械誤差の主な原因は、工作機械の製造、設置、使用による摩耗です。中でも最も重要なのは、主軸回転誤差とガイドレール誤差です。工作機械誤差は加工に大きな影響を与え、部品の嵌合と精度を低下させる可能性があります。

c. 固定具誤差

固定具誤差は、標準固定具と実際の固定具の誤差です。主な理由は、固定具部品の精度が要件を満たしていないことと、組立精度が不十分なことです。固定具誤差も工作物の表面位置と寸法精度に深刻な影響を与え、特に位置精度に影響します。

d. 工具誤差

工具が適切に選定されているかどうかは、部品の加工精度に直接影響します。誤差の主な原因は、工具製造精度と実際使用時の工具摩耗です。ただし、工具の材質とタイプが異なるため、工具が精度に与える影響は様々です。

注：上記情報は参考用です。

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