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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:旋削加工中のワークの浮きについて)

旋削加工中のワークの浮きについて

2023/09/06 13:49

このQ&Aのポイント
  • 旋削加工中に製品が浮く現象について詳細を説明し、対策方法を教えてください。
  • 旋削加工中のワークの浮きについての物理現象について説明し、対策方法を教えてください。
  • 旋削加工中にワークが浮く原因と対策方法について詳しく教えてください。
※ 以下は、質問の原文です

旋削加工中のワークの浮きについて

2012/08/30 09:51

情報があまりないので質問させてください。

製品を旋盤で加工中に製品が浮くことがあります。
(切削速度 360m/min、取代 1.8mm、送り 0.2mm/revで端面 内→外 加工中 材料はSS400)

浮くことの対策は試行錯誤中で浮くメカニズムから対策内容を考えようと思っています。

切削抵抗については理解しているつもりですがどうしても浮くことについての物理現象を説明できません。

切削抵抗の何かが浮く力になるのか?
切削中に働く力について見落としている内容があるのか、ご存知のかた教えて下さい。

すいません、説明不足で追記します。

製品が浮くのは旋盤チャックの基準金からです。
旋盤は購入してから1年未満で、設備側(主軸、チャック、工具まわり)のガタや不具合は見つかりませんでした。
また、加工ツールは市販されているC型チップ(ネガ)で加工径はΦ230になります。

書き忘れまた。

チャックはコレットチャックで引きこみタイプで、基準金の着座で監視しております。クランプ時には密着を確認できておりますが加工中にこのレベルが下がり異常となる(浮いている)状況です。

浮きの量は確認できておりません。

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2012/08/30 21:15
回答No.6

解釈するに、Z方向の当てつけに製品をあてて締めているにも関わらず、加工が終わるとその当てつけと製品に隙間が出来ているという事でしょうか?。

もしそうなら「みそすり運動」が考えられます。

つまりコレットの入口が切削抵抗で弾性変形するため、動的半径がワーククランプ部の半径より大きくなる。その差が原因で1回転ごとにわずかづつ製品が抜けるような動きをする。

エンドミルを浅く銜えて加工するとエンドミルが抜けてくるのと同じ現象だと思われます。

tokuhonさん、ページの紹介ありがとうございます。

>エンドミルの変形が少なくなって抜けにくくなるのか、弾性変形するのは変わりないので変化しないのか。
 変形量はコレット側が多いと思って下さい。。 
コレットの端面に当たるようにエンドミル側にツバがあるなら、エンドミルが曲がり難いようにふんばってくれると思います。でも一定以上の負荷がかかるとその力は抜ける方向にも働くと思います。

>もし、エンドミル終端を何かで受けてチャックした場合その引き込み力分はどう考えんますか?
 例えばφ20を銜えられるチャックを使い、同じトルクでナットを締めると、ストッパー無い場合とある場合では、ストッパーある方が無い場合より0.15程度手前で締め付けナットが止まります。

これはテーパ6度のスプリングコレットで計算して直径にすると0.015程度になり、それだけ実際のエンドミルのシャンク外形の締め付け力がストッパー無い場合に比べて不足していることになります。

つまり引き込み力(押し付け力)は同じだけど、締め付け力は端面が浮いている場合に比べてだいぶ弱い事になります。

参考
http://www.natuo.com/imeges102/123456789.jpg

お礼

2012/09/03 09:10

回答有り難うございます。
お礼が遅くなりすいません。

回答(7)さんから紹介されてHPを拝見させて頂きました。
とても詳しい説明で、エンドミルの銜え長さと力に対して起きる現象に、今回の案件はとても似ていると感じました。

何らかの形で実証できないか検討してみたいと思います。
ありがとうございます。

2つ質問させてください。

このエンドミルの「みそすり運動」は、例えばですがエンドミルのクランプ根本につばがあって、軸方向の力を受けるものがある場合はどうなりますか?
つば自体は厚みがあり剛性があると想定したとすると。

エンドミルの変形が少なくなって抜けにくくなるのか、弾性変形するのは変わりないので変化しないのか。

あと、コレット自体はチャックの際に引き込みの力が働くと思います。
もし、エンドミル終端を何かで受けてチャックした場合その引き込み力分はどう考えんますか?

よろしくお願いします。

回答ありがとうございました。

エンドミルの抜けメカニズム「みそすり運動」が今回の製品の浮き事象に当てはまりそうで、とても参考になりました。

早速色々検証して、裏付けを行なってみようと思います。

質問者

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その他の回答 (8件中 1~5件目)

2012/09/01 19:58
回答No.8

この森からのアドバイスを受けるのと併行して、コレットチャックメーカーにも相談して
みてください。

今回のワークや切削条件も含めた仕様と、参考にした以前の仕様も含めてです。
コレットチャックの詳細なタイプも解らないので、餅屋は餅屋で確認です。

お礼

2012/09/03 08:56

回答有り難うございます。
お礼が遅くなりすいません。

はい。現在メーカーにも問い合わせております。
今のところ仕様は問題ないとの見解なのですが、細かいデータがない(設備能力は把握できているが、チャックを含めた能力までは見たことがない)状況なのでなんとも言えないところです。

その辺も含めて確認していきます。

質問者
2012/08/31 05:53
回答No.7

把握径がφ100で加工径がφ230ですか。
把握長やワーク長にもよるでしょうけど、
経験的に容易に浮き上がりそうな気がします。

回答(6)さんが案内されていないのでURLは記しませんが、
「エンドミル 抜け」でググってみて下さい。
回答(6)さんのホームページ内の説明がヒットするはずです。

浮き上がる量はごくわずかでしょうから確認できるかどうか分かりませんが、
本現象により浮き上がる場合は回転方向にもスリップし、
そのスリップ方向は切削力によるスリップ方向と逆方向になるので、
あらかじめワークとチャックにマーキングしておけば、
検証できるかもしれません。

お礼

2012/09/03 09:07

回答有り難うございます。
お礼が遅くなりすいません。

>浮き上がりそうな気がします。

と言われる方からの回答はちょっと心強いです。
アドバイスありがとうございます。

回答(6)さんのホームページ内の説明を伺いましたが...なるほどですね。
全く気にしてなかった部分ですが、コレットの掴みと力関係にそんなことがあるとは知りませんでした。

早速検証してみたいと思います。

質問者
2012/08/30 20:10
回答No.5

質問者さんの意図とは違うのかもしれないが、、

発生メカニズム(原因)不明の場合は、
事実(現象)確認を丁寧に進めていくことが結局は近道。
対策試行錯誤でもよいが、
原因=>対策 を忘れてはいけない。
メカニズム/理屈の説明は後付でよいと思う。


すでに、類似の加工の実績があり、
今回のワークのみで、異常が発生する。
製作のコレットチャックである。
当然、専用コレットである。
という前提で、考えて見ました。

素朴なところから、

発生頻度はどうか?
どのタイミングで発生するか?
浮きの発生時の部品精度はどうか?

可能性を順番に、

密着確認の方式がわかりませんが、
部品精度への影響が確認できないようなら、
単にセンシングエラーの可能性もあります。
(文面からは読み取れなかった。)

部品精度への影響、浮き量の現実的確認ができたなら、
チャッキング系に原因を求める。

まず、油圧。
引き込み機構。および量。
ボディの形状、精度。
コレットの形状、精度。
(ワーク<=>コレットはOKとする。)

ここまで、すべて問題なければ、
機械を疑うことになるが。

(既出の回答者さんとの重複があります。ご容赦を。)

お礼

2012/09/03 09:17

回答有り難うございます。
お礼が遅くなりすいません。

確かにおっしゃるとおり発生現状を把握することが大切なのは分かっており、原因追求と並行して、発生品を保留し問題ないか確認しているところです。

密着確認はエアによる差圧方式でこちらに問題がないことはマスターで確認しております。

もちろん、設備は新しいですが最終的には設備まで確認することは考えております。(昔に、油圧ポンプの動作圧変動でチャック推力が変化するなんて事例もあったので)

ありがとうございました。

質問者
2012/08/30 19:03
回答No.4

再出です。(各部から文章をコピーし易いため等で、)

> 製品のクランプは外径クランプで径の公差は±50μmで仕上げられてきます。が、
> コレット側は自動搬送の兼ね合いもあり、製品径からΦ0.1~0.3程度の隙間が存在する
> 状況です。
の製品径からΦ0.1~0.3程度の隙間が存在する状況ですは、
類似加工品のチャック構造を真似た物も、同様にΦ0.1~0.3程度の隙間があるのですか?
コレットチャック類を最後に設計し、30年少々で記憶が定かでないのですが、隙間が大きい
気がしています。
Max0.3mmの隙間があった場合、大きな外力が加わった場合にその隙間の間で捻じれ又は
拗れが発生し、元に戻らない危険がある構造となっています。

クランプ径Φ100mmのH7公差はレンジで35μm、H6公差はレンジで22μm、クランプは外径
クランプで径の公差は±50μm(レンジで100μm)で仕上げられてきますは、少し大きいと
感じています。
そして、コレットチャックのクランプ部内径?もΦ100mmなので、公差はレンジで35μm程度。
絶対隙間を0.1mm(100μm)と設定しても、ワークがΦ100mm(0,-0.035)とクランプがΦ100mm
(+0.035)なら、隙間は0.1~0.17mmとなる筈です。~0.3mmは大きいと感じました。

それと、コレットチャックの機構とクランプしている箇所が気になります。

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      │  A  │       B       │
      │←───→│←─────────────→│
             
概略形状で、クランプ径φ100mmをA寸法全寸コレットチャックでクランプすることは、
コレットチャックの構造上難しいと想像します。
そして、Bの右端を加工する時、(1/2×A):(A+B)の梃子の原理で力が働き、
A寸法=50mm、B寸法=100mmならば、(1/2×50mm):(50mm+100mm)計算で25mm:150mmの
1:6となり、6倍の力(切削抵抗力)が加わることになる。
(コレットチャックの構造上で、A寸法全寸がクランプできなければ、実際にクランプ
できる寸法の1/2になり、更に厳しくなる)

今回、類似加工物と異なるのは、
ア)取り代が多いことによる切削抵抗の増加はないか?
イ)コレットチャック力は、切削抵抗?の2倍の内容は、前述の梃子の原理を考慮か?
  又は、類似加工物との比較を梃子の原理でみているか?
ウ)隙間は、0.1~0.3mmと同じであるか?
エ)軸に対しての直角の倒れ止め機能が、同等性能か?
  φ120mmに対しφ230mmの軸方向の送り切削抵抗は、φ120mmに対しφ130mmの軸方向の
  送り切削抵抗とは、加工物への捻じれ又は拗れ作用は大きく異なるので要注意。
となります。

判り難ければ、形紙等で2Dのダミーを製作して確認ください。
隙間は適当に大きく取り、梃子の原理がどのように作用し、増幅するかは確認できます。
(昔のアナログ確認方法ですがね。)

お礼

2012/09/03 09:27

回答有り難うございます。
お礼が遅くなりすいません。

図まで書いて頂き、アドバイスありがとうございます。
おっしゃる通り、チャック径と加工径の差で切削抵抗が大きくなるのは理解しており、実際はΦ230の外周に補助チャックを設けております。(遠心力で作動するタイプ)
また、軸方向の力を受けるのはチャック径の根本で基準金を設けており、加工径の裏側は製品特性上支えを付けることができない状況です。

コレットの隙間0.3は大きいですか...。
一度その辺も、従来の概念を捨てて検証してみます。

ありがとうございました。

質問者
2012/08/30 13:40
回答No.3

形状がいまいちわからないが
加工径はΦ230だとすると

端面と円筒面の直角がでてなく(あまい)噛んでる状態

セット時は着座にそって噛みこんでクランプ

切削抵抗とクランプ力で噛みこみがクリアされて浮く

というのがありうる

とりあえず
浮いたものを サンプルとして抜き取り
何が起こってるのか見るのが一番最初

お礼

2012/08/30 15:27

回答有り難うございます。

クランプの径と端面は前工程で仕上げており、直角度「0」とはいきませんが精度はある程度出ておりますので、弾性変形の範囲内と思っておりますが、その弾性変形がおっしゃるとおりに切削抵抗でクリアされるのかもしれません。

とりあえず、何が起こっているのか調べてみます。

質問者

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