精密加工における誤差を引き起こす主要因

加工精度とは、加工後の部品の実際の幾何学的パラメータ（寸法、形状、位置）と理想的な幾何学的パラメータの一致度を指します。加工において誤差は避けられませんが、許容範囲内に収める必要があります。誤差解析を通じてその変化の基本法則を把握し、対応する対策を講じて加工誤差を減らし、加工精度を向上させます。

誤差があれば原因があります。主なものは以下の通りです：

1. 主軸回転誤差

主軸回転誤差とは、主軸の実際の回転軸が各瞬間において平均回転軸に対してどれだけ変動するかを示します。主軸のラジアル回転誤差の主な原因は：主軸ジャーナルの複数セクションの同軸度誤差、ベアリング自体の各種誤差、ベアリング間の同軸度誤差、主軸のたわみです。

2. ガイドレール誤差

ガイドレールは工作機械上の各構成要素の相対位置関係を決定する基準であり、工作機械の運動基準でもあります。ガイドレールの不均一な摩耗と取り付け品質も、ガイドレール誤差を引き起こす重要な要因です。

3. 伝達チェーン誤差

伝達チェーンの伝達誤差とは、伝達チェーンの最初と最後の伝達要素間の相対運動誤差を指します。伝達誤差は、伝達チェーンの各構成要素の製造・組立誤差と使用中の摩耗によって生じます。

4. 工具の幾何学的誤差

あらゆる工具の切削過程において摩耗は避けられず、これによりワークの寸法と形状が変化します。

5. 位置決め誤差

一つは基準不一致の誤差です。部品図面上で某表面の寸法と位置を決定するために用いる基準を設計基準と呼びます。工程図面上でこの工程の加工表面の寸法と位置を決定するために用いる基準を工程基準と呼びます。工作機械でワークを加工する際、ワーク上のいくつかの幾何学的要素を加工時の位置決め基準として選択する必要があります。選択した位置決め基準が設計基準と一致しない場合、基準不一致誤差が生じます。二つ目は位置決め副の製造不正確誤差です。

6. 力とプロセスシステムの変形による誤差

一つはワークの剛性です。プロセスシステムにおいて、ワークの剛性が工作機械、切削工具、治具に比べて相対的に低い場合、切削力の作用下でワークの剛性不足による変形が加工精度に大きな影響を与えます。二つ目は工具剛性です。外径旋削工具の加工面法線方向の剛性は非常に大きく、その変形は無視できます。小径内径穴のボーリングでは、ツールバーの剛性が非常に悪く、ツールバーの力と変形が穴の加工精度に大きな影響を与えます。三つ目は工作機械構成要素の剛性です。工作機械構成要素は多くの部品で構成されます。これまで工作機械構成要素の剛性に適した簡単な計算方法はなく、現在主に実験的方法で決定されています。

7. プロセスシステムの熱変形による誤差

プロセスシステムの熱変形は加工精度に比較的大きな影響を与え、特に精密加工と大型部品加工では、熱変形による加工誤差がワーク全体誤差の50%を占めることもあります。

8. 調整誤差

加工の各工程で、プロセスシステムを何らかの方法で調整する必要があります。調整は絶対的に正確ではないため、調整誤差が生じます。プロセスシステムにおいて、工作機械上のワークと工具の相互位置精度は、工作機械、工具、治具、ワークの調整によって保証されます。工作機械、工具、治具、ワークブランクの元の精度がすべて工程要件を満たし、動的要因を考慮しない場合、調整誤差の影響が加工精度において決定的な役割を果たします。

9. 測定誤差

加工中または加工後に部品を測定する際、測定精度は測定方法、測定工具精度、ワーク、主観的・客観的要因によって直接影響を受けます。