マシニングセンタは温度管理も重要！熱変位による影響 | マシニングセンタ大解剖

マシニングセンタの高精度加工には温度管理が不可欠で、温度変動は機械や素材の寸法に微細な誤差を生じさせます。主軸やボールねじの温度を一定に保つことが重要で、これにより加工精度と機械の寿命が維持されます。また、電源やエアーの安定供給も必要です。オークマやニデックオーケーケー株式会社は、熱変位リスクを軽減する独自技術を提供しています。

高精度加工を成功させるために重要な温度管理

マシニングセンタの高精度加工を成功させるためには、温度管理が極めて重要です。適切な温度管理を行うことで、加工精度を維持し、機械の寿命を延ばすことができます。以下では、温度管理の重要性について詳しく説明します。

◇温度管理の重要性

温度の変動は加工精度に大きな影響を及ぼします。マシニングセンタの構造や素材が温度変化で膨張や収縮を起こすと、微細な寸法誤差が生じる可能性があります。特に高精度加工では、数ミクロンのズレが品質に直結するため、温度管理は不可欠です。

また、機械部品も温度変動に敏感です。スピンドルやボールねじの温度が変わると、それらが伸縮し加工精度に影響を与えることがあります。これらの部品の温度を一定に保つためには、適切な温度管理が必要です。

さらに、安定した温度環境は機械や工具の寿命を延ばす効果もあります。高温や急激な温度変化は摩耗を促進し、頻繁なメンテナンスや交換が必要になります。適切な温度管理により、摩耗を最小限に抑え、長期間にわたって安定した加工性能を維持できます。

熱変位とは？温度環境がもたらす影響

熱変位とは、温度変化により物体が膨張や収縮する現象で、マシニングセンタでは微細な寸法誤差を引き起こし、加工精度に影響を及ぼします。温度変動は機械の安定性や工具寿命にも影響し、適切な温度管理が重要です。

◇熱変位とは

熱変位とは、温度変化によって物体が膨張または収縮する現象を指します。マシニングセンタで使用される金属部品や加工材料は、温度が上昇すると膨張し、逆に温度が低下すると収縮します。この微細な寸法変化は、加工精度に直接影響を及ぼします。

例えば、わずかな温度変動でも数ミクロン単位の加工誤差が生じる可能性があり、高精度が求められる部品製造では、これが重大な問題となることがあります。したがって、熱変位を最小限に抑えるための温度管理は、高精度加工において非常に重要な役割を果たします。

◇熱変位以外の影響

温度環境がもたらす影響は、熱変位にとどまりません。例えば、温度の急激な変化は、機械の安定性や工具の寿命にも影響を与える可能性があります。

急激な温度変化が起こると、機械内部の潤滑油の粘度が変わり、適切な潤滑が行われなくなることがあります。その結果、機械部品の摩耗が進み、故障のリスクが高まります。また、高温環境では工具の摩耗が加速し、加工面の品質低下や工具の交換頻度が増えるリスクもあります。

さらに、温度変動は加工対象の素材の特性にも影響を与えます。例えば、プラスチックや複合材料は金属よりも温度に敏感で、加工中に変形が生じやすくなります。そのため、それぞれの素材特性に合わせた適切な温度管理が必要です。

マシニングセンタの設置に適した環境

工作機械の適正温度は20℃前後で、急激な温度変動を避ける必要があります。外気温や直射日光の影響を防ぐため、適切な設置と空調が求められます。また、電源とエアーの安定供給も重要で、専用回路やフィルターの導入が推奨されます。

◇適正温度

工作機械が稼働する環境では、適正温度は一般的に20℃前後とされています。この温度を保ち、急激な温度変動を避けることが重要です。

まず、外気温の影響を受けにくくするために、機械を工場の出入口付近に設置しないよう注意が必要です。また、機械が発熱して高温になる場合には、送風機などの空調設備を使って温度を一定に保つことが求められます。

さらに、機械に直射日光が当たらないように遮蔽板を設置したり、周囲に断熱材を配置したりすることで、外部からの温度変化を抑えることができます。

◇電源やエアーの安定供給

マシニングセンタの性能を最大限に引き出すためには、電源とエアーの安定供給が欠かせません。

まず、電源については、機械が常に安定した電圧で稼働することが重要です。不安定な電圧は、機械の誤作動や故障の原因となるため、専用の電源回路を設けることが推奨されます。適切な電圧変動の範囲は通常±10%以内とされ、これを超える場合は電圧安定化装置（AVR）や無停電電源装置（UPS）の導入が必要です。

エアー供給においても、適切な圧力と吐出量が求められます。一般的な適正圧力は0.6～0.8MPa（約6～8バール）、吐出量は500～1000リットル/分（L/min）が目安です。

さらに、圧縮エアーに汚れや余分な水分が含まれていると、エアー機器の腐食や詰まりを引き起こし、故障の原因となります。そのため、エアー供給システムにはフィルターやドライヤーを設置し、圧縮エアーを適切な状態に保つことが重要です。

温度環境による加工不良を防ぐ

ニデックオーケーケーのソフトスケール支援機能は、温度変化と補正状態をグラフ化し、急激な温度変化に警告を表示します。オークマは、主軸と環境の熱変位をリアルタイムで制御する技術で、加工精度の維持に貢献しています。

◇温度の見える化と警告機能

ニデックオーケーケー株式会社は、マシニングセンタの熱変位を防ぐために「ソフトスケール支援機能」を開発しました。この機能は、温度変化と補正状態をグラフ化（可視化）できる点が特徴で、主軸や環境の熱変位補正にも対応しており、温度変化が加工精度に与える影響を最小限に抑えます。

さらに、急激な温度変化に対して警告を表示する機能も搭載しており、最新10件までの警告履歴を記録して、必要な情報を簡単に確認できるようにしています。

◇温度の均等化と熱変位制御

オークマは、自社独自の高度な熱変位制御技術を駆使し、マシニングセンタの熱変位リスクを軽減する取り組みを行っています。特に注目すべき技術には、主軸熱変位制御 TAS-Sと環境熱変位制御 TAS-Cがあります。

主軸熱変位制御 TAS-Sは、主軸の温度変化をリアルタイムで管理し、回転や停止時の熱変位を精密に制御するシステムです。これにより、主軸の回転速度が変動しても加工精度が安定します。

環境熱変位制御 TAS-Cは、環境温度の変化による機械構造の熱変位を抑えるシステムです。センサーと送り軸の位置情報を用いて、温度変化による加工寸法の変化を最小限に抑えることが可能です。

マシニングセンタの高精度加工を成功させるためには、温度管理が不可欠です。温度の変動は、機械や素材の膨張や収縮を引き起こし、微細な寸法誤差が生じる可能性があります。

特に高精度が求められる加工では、温度管理が欠かせません。例えば、主軸やボールねじの温度変動が加工精度に直接影響するため、これらの部品の温度を一定に保つことが重要です。

温度管理は、機械や工具の寿命を延ばす効果もあります。高温や急激な温度変化は、摩耗を促進し、機械の故障リスクを高めるため、適切な温度管理が求められます。

また、外気温の影響を受けないように設置場所に配慮し、空調設備や断熱材を用いて温度変動を最小限に抑えることが必要です。

さらに、電源やエアーの安定供給も重要です。不安定な電圧や不適切なエアー供給は、機械の誤作動や故障の原因となるため、専用回路やフィルターの導入が推奨されます。

オークマやニデックオーケーケー株式会社は、独自の技術で熱変位リスクを軽減する取り組みを行っています。主軸や環境の熱変位をリアルタイムで管理し、加工精度を維持するためのシステムや警告機能を提供しており、これにより温度変動による加工不良を防ぐことが可能です。