本稿では、旋盤複合9軸マシニングセンタを例に、旋盤複合9軸マシニングセンタとその応用状況、精度検査結果、精度最適化戦略、およびその主な開発方向など、その加工精度の最適化方法を分析し、旋盤複合マシニングセンタの最適化とその自動加工品質の向上に一定の参考を提供します。

 

01 はじめに

ターンフライス複合9軸マシニングセンタを使用した旋削およびフライス加工のプロセスでは、加工精度の合理的な制御が重要です。 このタイプのマシニングセンタは構造が比較的複雑なため、外力の衝突やその他の影響を受けると、機械構造が保護的に動き、幾何学的精度が低下し、最終的には旋削フライス加工の精度に悪影響を及ぼします。 このような問題を効果的に解決し、マシニングセンタの精度を合理的に最適化するために、技術者はマシニングセンタに対して合理的な検査を実施してその問題を明らかにし、特定の検査結果を組み合わせて精度を最適化するための合理的な戦略を採用する必要があります。 このようにして、このような工作機械の全体的な精度をさらに向上させ、実際の旋削およびフライス加工のニーズを満たすことができます。

 

02 旋削-フライス複合9軸マシニングセンタとその応用状況

2.1 基本概要

ミルターニング9軸マシニングセンタは、複数の先進技術を統合した高効率CNCターンフライス盤です。 この装置は、従来のCNC旋盤にフライス加工機能を追加したもので、旋盤加工やフライス加工などの複数の加工方法の有機的な統合を実現します。 特定の用途では、マシニングセンターは、旋削、フライス加工、穴あけ、ボーリング、タッピングねじなど、さまざまなプロセスで一度にクランプして完成させることができます[1]。 このタイプの複合マシニングセンタは、高い生産効率、優れた製品品質、低い生産コストなどの多くの利点を備えており、今日の機械自動化生産および加工分野で広く使用されています。

 

2.2 主要コンポーネント

ターンミル 9 軸マシニング センターの主なコンポーネントには、加工スピンドル、X、Y、Z リニア ガイド、A、B、C ロータリー ガイド、U、V、W リニア ガイドが含まれます。 その中で、加工スピンドルは主に切削加工用です。 X、Y、Z軸は主に材料の送り方向を制御します。 A、B、Cの3つの軸は、主に材料の角度によって制御されます。 U、V、W軸は、主に材料位置制御用です。 特定のアプリケーションでは、9 軸間の調整と協力により、CNC 加工プロセス全体をより洗練かつ効率的にし、最新の機械製品の実際の CNC 加工ニーズを満たすことができます。

 

2.3 申請状況

現在、旋盤複合9軸マシニングセンタは、電子部品の加工・製造分野、自動車部品の加工・製造分野、航空宇宙部品の加工・製造分野、金型加工・製造分野など、高精度加工の分野で幅広い用途があります。 この複合マシニングセンタの合理的な適用により、さまざまな分野での実用化ニーズを満たすため、より洗練された機械部品を製造できるだけでなく、さまざまな機械部品製品の加工効率を大幅に向上させることができます。 しかし、実用化後、いくつかの外的要因の悪影響により、このようなマシニングセンタは動作中に精度の偏差が発生しやすく、加工精度に悪影響を及ぼすことがわかりました。 これに基づいて、機械メーカー、研究者、技術者は精度検査作業を強化し、精度誤差を排除し、実際の状況に基づいて精度を合理的に最適化するための合理的な技術的措置を講じる必要があります。

 

03 旋削フライス複合材9軸マシニングセンタの精度検査結果

旋削フライス複合9軸マシニングセンタの精度を実用化で効果的に判断するために、今回は機械メーカーのM40-G旋削フライス複合9軸マシニングセンタ(図1参照)を研究対象とし、その幾何学的精度を総合的にチェックしました。 複合マシニングセンタは、Y軸構造のダブルタレット、ダブルスピンドルであり、その上部タレットはフライスヘッドに進化し、実用化では高速かつ効率的に回転でき、B軸には工具マガジンが装備されています。 同時に、機械の主軸と副軸はC軸を制御でき、その設計形態は高性能の電動スピンドルです。 上部フライス主軸はX、Y、Z、Bの4方向にリンクでき、下部タレットはX方向とY方向にリンクできます。 全体的な構造が非常に複雑で精度が高いため、調整が難しい。 実際の用途では、操作エラーにより、マシニングセンタの上部タレット位置のフライスシャフトボックスがスピンドルボックスと衝突し、上部タレット、スピンドル、および各ガイドレールの間の幾何学的精度に重大な損傷を与えました。 同時に、マシニングセンタのサブスピンドル、下部タレット、スピンドルには一定の相対精度があるため、スピンドルを調整した後、メンテナンス技術者はサブスピンドルと下部タレットも再調整する必要があります。

 

図1 M40-G旋削フライス複合9軸マシニングセンタ

 

3.1 スピンドルとサブスピンドルの精度検査

複合マシニングセンタの場合、主軸と副主軸の幾何学的精度をチェックする際、メンテナンス技術者はまずスピンドルチャックを分解し、スピンドルの基準面と内穴を総合的に洗浄し、半径方向の円形振れ精度、軸方向円形振れ精度、軸方向円形振れ精度など、メンテナンスマニュアルに指定されているスピンドル幾何学的精度検査順序に従ってチェックしました。 検査の結果、スピンドルの幾何学的精度は完全に認定されていることがわかりました。 その後、メンテナンス技術者は、スピンドルの近位端と遠位端の円形振れ精度をチェックしました。 検査の結果、円振れの精度も完全に認定されていることがわかりました。 しかし、さらに検査したところ、スピンドル軸とZ軸ガイドレールの平行度は0.01mm/300mm以上であり、全体的な幾何学的精度が比較的低いことがわかりました。 主軸と副主軸の同軸度はφ0.01mm以上で、幾何学的精度は比較的悪い[2]。 これに基づいて、その後の運用および保守作業において、保守技術者は、スピンドル軸とZ軸ガイドレールの間の平行度、およびメインシャフトとサブスピンドルの間の同軸度を合理的に調整する必要があります。

 

3.2 上部タレットフライス軸精度チェック

複合マシニングセンタの上部タレットが主軸に衝突したため、メンテナンス技術者は特定の検査作業でフライス軸の精度を厳密にチェックする必要があります。

フライス軸を機械の0°位置に回すと、サービス技術者はその軸とX軸の間の平行度をチェックします。 検査の結果、平行度は0.01mm/100mm以上で、幾何学的精度が非常に悪いことが判明した。 したがって、その後の加工で幾何学的精度を合理的に最適化するために、メンテナンス技術者は上部タレットフライス軸の軸とX軸の間の平行度を合理的に調整する必要があります。

 

3.3 主軸と下部タレットの精度チェック結果

メンテナンス技術者は、スピンドルと下部タレットの間の幾何学的精度も厳密にチェックしました。 主な方法は、ゲージをスピンドルに吸着し、カッターヘッドを1#ツール位置に回転させ、ツールホルダーに特殊検査ツールを取り付け、X軸座標をゼロ点に移動し、特殊検査ツールのダイヤルインジケーターを押し、スピンドルを手動で回転させて、スピンドルと下部タレットの間の精度変化を確認します[3]。 検査の結果、両者の精度変化は0.015mm以上であり、幾何学的精度は非常に悪いことが判明しました。 したがって、その後の運用および保守作業では、メンテナンス技術者はカッターヘッドの中心を再調整して、スピンドルと下部タレットの間の幾何学的精度を最適化する必要があります。

 

04 旋削フライス複合9軸マシニングセンタの精度最適化戦略

4.1 スピンドルとサブスピンドルの精度最適化戦略

複合マシニングセンタの主軸軸とZ軸ガイドレールの平行度を調整する場合、サブスピンドルとスピンドルの間の同軸度に高い精度が要求されることを考慮して、メンテナンス技術者は、2つの軸の精度が実際の設計要件と一致するように、スピンドルの精度を調整した後、サブスピンドルの精度も再調整する必要があります。 この目標を達成するために、メンテナンス技術者はスピンドル調整プレートを設計し、スピンドルシートの上下の固定ネジを緩め、ネジを調整することでスピンドル軸とZ軸トラックの平行度、およびスピンドルとサブスピンドルの間の同軸度を合理的に調整しました。 テストマンドレルをスピンドルに取り付け、ダイヤルインジケーターを下タレットに固定し、X軸をゆっくりと動かし、ダイヤルインジケーターをマンドレルに近い位置に調整し、その次数をゼロに調整します。 Z軸をマンドレルの近位端からマンドレルの遠端までゆっくりと移動させ、スピンドル軸とZ軸ガイドレールの平行度が0.01mm/300mm未満になるように確認します。 ダイヤルインジケーターをサブスピンドルに固定し、サブスピンドルをゆっくりと回転させ、サブスピンドルとスピンドルの同軸度を確認し、φ0.01mm以内に制御します。

ネジの調整を繰り返すことで、精度の設計基準に仕上げることができます。 検査に合格すると、この調整作業が完了し、メンテナンス技術者はスピンドルシートのネジを締める必要があります。 このようにして、複合マシニングセンタの主軸とサブ主軸の間の幾何学的精度を合理的に最適化し、その操作効果と加工精度を確保し、マシニングセンタの実際のアプリケーションニーズを満たすことができます。

 

4.2 上部タレットのフライス軸の精度最適化戦略

複合マシニングセンタの上部タレットフライス軸の軸とX軸の間の平行度が悪いことを考慮して、メンテナンス技術者は、最初に上部タレットフライス軸に検査マンドレルを取り付け、ダイヤルインジケーターをスピンドルに固定し、Z軸をゆっくりと動かし、ダイヤルインジケーターとマンドレル側面のバスバーに近づけ、ダイヤルインジケーターの角度をゼロに調整する必要があります。 上部タレットフライス軸の固定ネジを緩め、上部タレットフライス軸を木製ハンマーで叩き、上部タレットフライス軸軸とX軸の平行度を調整します。 次に、X軸をマンドレルの近位端からマンドレルの遠端までゆっくりと移動させ、上部タレットフライス軸の軸とX軸の平行度をチェックして、0.01mm / 100mm未満であるかどうかを確認します。 基準を満たしていない場合は、上記の手順を繰り返して調整する必要があります。 規格が満たされている場合、この調整は完了し、サービス技術者は上部タレットのフライスシャフトの固定ネジを締める必要があります[4]。

このようにして、複合マシニングセンタの上部タレットフライス軸とX軸の間の平行度を合理的に調整できるため、上部タレットフライス軸の幾何学的精度を合理的に最適化し、その後の生産および操作におけるマシニングセンターの実際のアプリケーションニーズを満たすことができます。

 

4.3 スピンドルと下部タレットの精度最適化戦略

複合マシニングセンタの主軸と下部タレットの間の幾何学的精度偏差については、特定の最適化プロセスで、メンテナンス技術者はまずX軸位置を合理的に移動し、主軸を回転させ、X軸方向のダイヤルインジケーターの偏差をチェックして、偏差が0.015mm未満に達するようにし、認定されたことを確認し、その後の最適化調整を引き続き実施します。 検査と適格性の確認後、保守技術者はY軸方向の幾何学的精度偏差を合理的に調整し、カッターヘッドネジを緩め、斜めのネジを1本だけ締めてから、木製ハンマーでカッターヘッドをY方向に叩き、Y軸方向の幾何学的精度偏差を確認し、偏差が0.015mm以内に到達するようにし、合格であることを確認し、調整作業を完了することができました。 サービス技術者は、X 軸をゼロに再調整し、カッターヘッドのすべてのネジを締める必要があります。

 

このようにして、このような複合マシニングセンタのスピンドルと下部タレットの形状を合理的に最適化できます。 これは、加工効率と品質の向上に非常に有益であり、そのようなマシニングセンタの全体的な性能をさらに向上させ、実際の高精度の機械生産と加工のニーズを満たすことができます。

 

05 旋削フライス複合9軸マシニングセンターの主な開発方向

上記の分析と過去の実用化の要約の結果、旋削フライス複合9軸マシニングセンタは今日のCNC加工において大きなアプリケーション上の利点を発揮していますが、その加工効率は非常に高く、加工精度は非常に優れていますが、そのようなマシニングセンタの全体的な複合構造は非常に複雑であるため、実際の応用で悪影響を受けると、一連の幾何学的精度誤差が発生し、実際の生産と運用に悪影響を及ぼします。 このような状況の可能性を効果的に減らし、そのようなマシニングセンタの幾何学的精度を適切に制御するために、研究者と技術者は現代の科学技術の発展を組み合わせて、将来の発展の方向性について詳細な研究を行う必要があります。

現在、このタイプのマシニングセンタの主な開発方向には、次の側面が含まれます。

(1)自動化高度なプログラマブルロジックコントローラーがマシニングセンターの実際の作業に導入され、その実際の状況は合理的なプログラミングによってリアルタイムで監視され、対応する動作異常を時間内に発見します。 メンテナンススタッフがさまざまな検査で良い仕事をするのを支援し、対応する部品の幾何学的精度の偏差を時間内に見つけ、タイムリーかつ効果的な方法で最適化します。

(2)インテリジェンスニューラルネットワーク技術、機械学習技術などを含む現在の高度なインテリジェント技術がマシニングセンターに合理的に導入され、人間の思考の独立した動作をシミュレートします。 外部の影響により幾何学的精度の偏差が発生した場合、インテリジェント技術は幾何学的精度の偏差の位置と主な原因を科学的に分析し、これに基づいて、メンテナンス担当者により的を絞った操作および保守保守の提案を提供し、ワークフローの簡素化と作業負荷の軽減を強力にサポートし、そのようなマシニングセンタの精度最適化効率と品質をさらに向上させます[5]。

(3) 人工知能 現在の高度な人工知能ロボットはマシニングセンターと組み合わされて現在の手動操作に取って代わり、人的ミスによるマシニングセンターへの悪影響を効果的に回避し、その幾何学的精度を適切に制御できます。 これは、旋盤複合9軸マシニングセンタの幾何学的精度制御と、生産および加工品質の向上に非常に有益です。

 

06 まとめ

要約すると、旋盤複合 9 軸マシニング センターは、今日の CNC 加工分野における高度な加工システムであり、このマシニング センターは、高精度の機械部品の製造と加工において非常に大きなアプリケーション上の利点を持っています。 しかし、全体的な構成が複雑なため、幾何学的精度の確認と調整は困難です。 いくつかの外的要因の影響下で、このようなマシニングセンターは幾何学的精度の偏差も発生する傾向があり、生産および加工効果、さらには通常の動作に悪影響を及ぼします。 この問題を効果的に解決するために、研究者やメンテナンス技術者は、旋盤複合9軸マシニングセンタの精度検査と精度の最適化に十分な注意を払い、実際の状況と組み合わせて将来の発展方向について綿密な研究を実施し、マシニングセンタの全体的な幾何学的精度と生産品質を効果的に向上させ、その後の良好な運用と開発を強力にサポートする必要があります。