質問: 高精度加工用マシニング 初歩的な質問になってしまうのですが 最近、機械の展示会に行く機会がありまして 各社機械のメーカーのブースを見ると 高精度加工用といわれるマシニングは 最高回転数は 4万回転、6万回転 位ですよね これはどのように導き出したものなのでしょうか? 小径工具を使って高精度微細加工をしようとする場合 切削速度を上げて 加工時間を短縮し、工具寿命を伸ばす?という ことだと思うのですが あまり回転数を上げると振れがおおきくなりますよね? このベストな回転数が4万回転だったり、6万回転ということなのでしょうか? 又、重切削加工ではbt50等剛性の高い機械になりますよね? 剛性の高い機械で高回転の機械がないのは 主軸のバランス等に 問題がでてくるからでしょうか?
回答: 基本的にはベアリングの限界によるものと思います。 高剛性にできる転がり軸受けだと転動体にかかる遠心力の問題がありますし、非接触の流体軸受け、磁気軸受けだと遠心力の問題はなくなるけど、剛性が低い欠点が問題になります。 また、転がり軸受け潤滑剤には潤滑剤が必須ですが、高速なればなるほど、攪拌抵抗などでの発熱が大きくなり、熱膨張での与圧増大が起き、さらに発熱が増える悪循環も大きくなりやすくなります。 高剛性で高回転が無いのは動的バランスの制限もあります。特に、エンドミルなどの刃具において複雑形状での動的バランス確保が難しくなります。 このほか、高剛性の為にはベアリングに大きな予圧が必要になります。予圧がかかった状態での回転ではベアリングの内外輪は圧縮応力の印加と解放が繰り返されるので発熱します。なので、高予圧と高回転の両立が困難です。 また、高剛性な構造は重厚長大とならざるをえす、大きな慣性モーメントを持ちます。このため、加減速に要するエネルギーも非常に大きくなります。結果、加減速時間の増大で加工効率上昇が相殺となるか、強力モーターの使用での高価格化、および、瞬間最大消費電力の増大により高コストとなります。