精度のいる穴の加工方法

目標は径 0.01 mm(直径)、位置 ±0.05 mm。穴の大きさと精度に応じて、ドリル、ヘリカル、ボーリングを使い分ける。切削の値は試算で、実機では未確認。

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使い分け

穴工程
φ12 以下、一般センタードリル、ドリル(必要なら下穴)
φ12 より大きい、一般エンドミルのヘリカル加工
精度がいる下穴かヘリカルで仕上げ代を残し、ボーリングで仕上げる
大きなねじヘリカルの下穴、スレッドミル
方法スラスト機械のたわみの影響穴の位置径と真円
ドリル大(0.7〜1.5 kN)0.02〜0.04 mm 傾く工具の曲がりと傾きが効く工具まかせ
ヘリカル小径の差になるプログラムで決まる0.01〜0.03 mm 程度(試験で確認)
ボーリングとても小さいわずかプログラムで決まる調整できる

下穴の効果

下穴を開けるとドリルの先端の中心(チゼルエッジ)が切らなくなるので、スラストは 1/3 程度になる。切れ刃の分は Ft = 57 × (D − d) [N](送り 0.07)。トルクはあまり減らない。工具は下穴との併用を認めていないものがあるので確かめる。

工程スラストトルク
φ12 一発1000〜1400 N(見込み)2.4 N·m
下穴 φ4340〜460 N(見込み)0.27 N·m
φ12(下穴 φ4)456 N2.1 N·m
φ25(下穴 φ12)741 N8.0 N·m(定格 6.36 N·m を超える)

ヘリカル加工

例:φ25 の穴を φ16 の超硬エンドミルで。除去量 5,000 mm³/min を目安にする。

仕上げのボーリング

条件切削の力
切込み 0.2、送り 0.150 N、合力 56 N
切込み 0.05、送り 0.05(仕上げ)7.5 N、合力 8.4 N

機械の横のたわみは 約 0.00013 mm/N なので、仕上げの条件で 約 0.001 mm。径は試し削りと測定で合わせる。回転数は φ30、切削速度 100 m/min で 約 1060 rpm。

位置 ±0.05 mm

位置はたわみより送り軸で決まる。C7 のボールネジのリード誤差は 300 mm あたり ±0.05 mm 程度(一般的な値)なので、640 mm の範囲では補正が要る。

誤差の要素見込み mm(仮)対策
リード誤差(補正の後)0.015LinuxCNC のピッチ誤差補正
案内とネジのガタ0.010予圧ナット、測定
ボーリング中のたわみ0.005仕上げの軽い条件
機械と製品の位置合わせ0.010プローブで基準穴を測る
温度(1 ℃、640 mm)0.007連続加工の後に基準を測り直す
主軸の振れの影響0.003受入検査
合計二乗和 約 0.022、単純和 0.050

対策をすべて行えば届く見込みだが、余裕は小さい。ピッチ誤差の補正は、試験板に穴を並べて開け、精度の分かる測定具で間隔を測り、補正表に入れて開け直して確かめる。三次元測定機は外注先か公設試験研究機関に頼る案がある。

確かめる試験

  1. SS400 で φ25 のヘリカル。真円と径を測る。
  2. 主軸の高さを変えて比べる。
  3. ボーリングで仕上げ。径の調整、真円、面の粗さを測る。
  4. 穴の間隔を測り、補正の効果を確かめる。

必要な工具の例

微調整ボーリングセット NBH2084(AliExpress の一覧で 約 ¥30,000)、超硬エンドミル φ12、φ16。ボーリングの棒は重く大きいので、ラックに入れず手で交換する。