スピンドル予圧と真円度の関係について

Question

マシニングでのボーリング加工に於いて真円度が悪いことを上司に相談するとスピンドルの予圧を高めるように指示されました。
スピンドルの予圧を上げると真円度が良くなるという理論というか理屈が分かりません。
どの様な効果により真円度に利いてくるのでしょうか？

真円の具合は楕円傾向で、長径と短径の差が0.05あります。
主軸径120パイ、回転数は5000rpm、ボーリング径が130170パイ。バー突き出し量は450ｍｍ位で、バーの重量は30ｋｇ位です。ワークの歪、治具の問題は無いと思われます。主軸はコラム移動型のＸＹユニットで、大手メーカーマシニングでよくある構成です。コラムが水平移動でＸ、その中に垂直移動スライドYがあり、主軸が付いています。
ボーリングバーは一応バランスがとってありますが、任意の断面でバランスが取れてはいないのでモーメントが発生していると思います。
個人的には、コラムの水平剛性（ネジリ、倒れ剛性）と、垂直剛性（倒れ剛性）が違うために楕円になると思っていますが、上司は予圧をあげれば改善されると考えております。
スピンドル自体は、有名なスピンドルメーカー製なので信頼できると思います。

みなさんアドバイスありがとうございました。結局予圧を高めても何の効果もありませんでした。まあ、考えてみれば当たり前なんですけど。
結局、色々調べた結果、コラムの振動と楕円量に関係があり、ツールのアンバランスが直接の原因の様です。ツールを改良できない以上、コラムの剛性を上げるしかなさそうです。

Answer

機械の剛性はバックラッシュにある程度関係あると思います。
ダイヤルゲージをつけて測定した数値とパラメーターに入っている数値を足した数値が実際のバックラッシュでこれが０．０２５あればサーボモーターがボールネジを回らないようにしっかり保持していても機械は０．０２５フリーになっていて、ボーリングバーの回転によって振動するために０．０５大きくなるのではないかと、、、、
機械の質量による慣性のため振動は少なくなると思いますが念のためバックラッシュを確認したらよいと思います

Answer

こんにちわ。
機械剛性の前に切削条件、取り代も考慮されたほうが良いと思います。
130φ170φで突き出し（加工深さ）が450以上なら、材質によりますが、100300rpm以下が妥当だと思います。
回転による振り戻しもありますが、0.05?も誤差は出ないと思います。
加工径や深さ的に、40番では材質が鉄系やステン系なら、チト厳しいです。
前者の方の言われるように、取り付け・穴の芯ズレは大きく精度を左右します。特に長いので、下穴に沿い易いので、剛性のある、ショートで途中まで加工してから仕上げに移るなど対策が必要です。
多分それで精度内には入ると思います。
でわでわ

Answer

こんにちは
>真円の具合は楕円傾向で、長径と短径の差が0.05あります。 
　すごくありますね。使用機械は主軸が水平についているタイプだと思いますが重力も多少影響していると思います。
　例えば面盤作業である程度バランス取っても（毎分６０回転前後突き出し長さ５００位）φ５００位で０．０３程度の楕円になります。
言われるような標準のボーリングバーで突き出し長さ４５０加工径１５０前後ですと０．０１弱は付くと思われます。
　毎分５００回転なら付いても５μｍ位だとおもいますが、前工程の下穴との心ずれがある場合またはその穴周りが偏肉しているともっと大きくなると思います。
　またクルシマさんが言われているように使用ツールがしっかり主軸に固定されていない場合さらに影響が大きく出ると思います。
※５０００回転（周速２２００ｍ）って５００回転の間違いですよね？。
　機械の仕様（使用年数等も）、材質・材料の剛性の度合い・仕上げ代・使用刃物のノーズＲ等が分かれば原因を絞る事が出来るかも知れません。

>有名なスピンドルメーカー製なので信頼できると思います。 
　有名でも機械のタイプ（ＦＭに強いとかＦＢに強い等）で構造（ＢＢの種類・精度）が違うようです。

Answer

ＢＴ５０（多分）の主軸に長さが４５０ミリで３０?ものバーをつけて５０００ｒｐｍで回す
自分には想像もできない加工です。振動もすごいと思います。
オイルミストという油煙をとる機械（回転式）をＭＣに乗っけただけでまともに削れなかったことがあります。
僕も機械の剛性が違うからだと思います。対策としてはすべてのレベルボルトを適正な負荷になるように調整することぐらいです。多分一カ所のレベルボルトがよくきいていて、振動で機械がゆがんでいるのでは、、、、
それともレベルがでていないからでは。これくらいの重量になるとレベル出しが重要になってくると思います。
それともプルスタッドを引く力が弱いとか、、、、
はずれたらごめんなさい。

Answer

ボーリングの加工面が通常の仕上がりを持っているのならば、ベアリングの剛性（予圧）は十分に足りていると思われます。

※通常の仕上がり＝表面荒さが悪くない＆真円度で高い周期成分が含まれていない。

予圧が足りているのに、真円度が出ないとなれば、ベアリングの座り（組み付け）に注目すべきではないでしょうか？

予圧の確認については、主軸の起動トルク、固有振動数の評価でできます。もっと簡単に、主軸を手で引っ張ってもOKです。ダイヤルゲージを当てておけば、結構変化します。機械が複数有れば、比較しても良いでしょう。

予圧を上げる＝真円度が向上する・・・と言い切れないかもしれませんよ。

それから、予圧を上げる前に、主軸が熱を持ったとき、どの様に変化（伸びを生じ）、結果ベアリングにどう負担をあたえるか、チェックした方がいいでしょう。

※小生・・苦い経験　何度もあり＾＾；

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