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マシニングセンタのガラススケールの熱膨張に関する質問
- マシニングセンタのガラススケールの熱膨張についての質問です。
- 熱との関係を究明し、高精度加工を行いたいです。
- ガラススケールの膨張率の問題が気になります。
- マシニングセンター
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たぶん 熱以前に 精度の問題があると思う >>ワークは正方形なものです、X,Yは同じ膨張発生します。 と書いてあるので側面削りだと思います この場合 側面を削るため 機械の構造上 横に逃げるので精度が出ません いろんな力が複雑に絡んでる また、あわせ面がたくさんあり 0にはできないから 焼きバメのミーリングチャックは コレット 部分のあわせをなくしただけ（それでも効果はあるけど） 実験方法を Z軸だけに絞った方がいいです Z軸は 上記の問題が発生しないので 熱膨張 と 回転軸の触れだけになります 回転軸の触れは 同径のものなら無視できます 現実の問題として 主軸の温度により工具長が変わることはしられていますので 普通は主軸を伸ばしきって加工するんですけどね
※機械の構造 ※スケールの取付方法 ※ワークの取付方法 ※測定室の環境 ※素材の均一性 考えれば色々と疑問点がある 個々に評価の妥当性を検証する必要があると思う。 （一例） ○Ｙ軸のボールネジがダブルアンカー方式でねじの伸びを相殺している？ ○機械の上面と床との温度差 ○その他・・・・ 通常 機械は２０度で精度が管理されます。 当然 慣らし運転後に精度の調整(補正）がなされる。 機械本体に付加される温調装置そのものも発熱要因となる。 この文面だけでは正確な解答は期待できないと思う。 失礼、勘違いの点が・・・・ ＞Ｙ軸のボールネジがダブルアンカー方式でねじの伸びを相殺している？ スケールフィードバックでしたね。
ワークだと表面粗さが問題になるのでブロックゲージを使われたほうがいいかと。 Ｘ軸測定Ｙ軸測定とで固定しなおさないといけないですが。 ブロックゲージだと信用できるので、各温度での測定値を記録すればいいかと。
機械に搭載するスケールは２種類あります。 １．低膨張率タイプ ２．膨張率を鉄に近づけたタイプ どちらもガラスを使用した光学スケールです。 １の場合、スケールからのフィードバック（距離の正確さ）は信用できるが、 機械（鉄部品）との取付の関係は信頼できない。 （温度上昇で鉄（スケールの取り付けられているベース）はのびるが、 スケールガラスがのびない為、スケールを歪ませる。または、これを 回避する為、ガラスの把持が弱い） ２の場合、温度でガラスが伸びるため、フィードバック（距離の 正確さ）は信頼できないが、取付がしっかりしている。距離の正確さは 信頼できないが、短時間の任意の同じポイントでの繰り返し性は信頼できる。 １は振動などが無い、測定器のような環境、２は劣悪な環境でも強い 工作機械の様な感じと思って頂ければよろしいと思います。 工作機械では、熱膨張を「メカ的に相殺させる」機構を取り入れています。 加工ポイント（例えば、テーブルと主軸先端の距離）において、 上昇温度と距離の変位が計算通りならない場合、（思ったよりも変位が 少ない場合）は、この機構（構造）がしっかり機能していると考えられ ます。・・・とすれば、低膨張ガラスを使用しなくても、繰り返し 再現性を得られる、安価なガラススケールでもOKと言うことになります。 それと・・・スケールの伸びを気にするくらい、 「スケール読みとりヘッドの位置変化」も気にしてください。 ヘッドが取り付いている部品も伸び縮みして、スケール読みとりに 影響しますから。 あなたの研究テーマは奥が深い。頑張ってください。
お礼
ご回答どうもありがとうございます。 メーカに問い合わせしました。やはり＜膨張率を鉄に近づけたタイプ＞のスケールをしようしました。 ですから、問題発生原因がわかりました。どうもありがとうございます。
石英等のガラスは、鉄鋼の約1/10の線膨張係数です。 さて、絶対値での計測では、線膨張係数が小さい方が望ましいですが、 機械が鉄鋼製で、加工ワークも鉄鋼製なら、スケールも鉄鋼製が望ましいと考えます。 同じ熱膨張で相似となるので、温度毎の測定値も鉄鋼製の計測器で測れば、誤差が少なく なります。 但し、恒温室で高性能加工を行なう場合には、石英等のガラス（鉄鋼の約1/10の線膨張係数） を使用した方が良いのですかね。 御免なさい、専門家で無いので…。 URLが表示できてないみたいです。再度 http://www.iwataglass.com/glass.htm を確認下さい。“特殊ガラス ”を。 さて、石英ガラスの線膨張係数は、5.4×10^-7( ℃-1)です。 パイコールガラス（7900）は、8×10^-7( ℃-1)で、 パイレックスガラス（7740）は、32.5×10^-7( ℃-1)です。 パイレックスガラス（7740）一般的理科用ガラスです。 小生は、金属（主に鉄鋼）の線膨張係数の 約1/10倍が、石英ガラスを代表とするガラス類 約10倍が、樹脂類 と覚えています。 ガラスや樹脂類の中には、それに該当する物ではない物もありますが、 設計をする上で目安にして、熱膨張対策の計画をします。
お礼
ご回答ありがとうございます。 原因は膨張率高いガラススケールを使用したため・・・・ ちなみに膨張率は約 8*10^(-6)です。金属とそんなに変わりはありません。悔しいです。
様々な要因が挙げられるとは思いますが、文面上で気になった１点だけ。 機械全体が均一に温度上昇しているか？ 不均一なら歪みが生じる。 機械の何点かを表面温度計などで計測するだけでは不充分。サーモグラフィでも調べたい。 ガラススケールの熱膨張率はメーカに聞けば回答得られるはず。
お礼
ご回答どうもありがとうございます。 メーカに問い合わせしました。やはり＜膨張率を鉄に近づけたタイプ＞のスケールを使用しました。 問題発生原因がわかりました。どうもありがとうございます。
お礼
ご回答どうもありがとうございます。 使用しているワークは高精度な基準面を作りました。粗さには問題がないと思います。