円弧補間加工の径小問題について

Question

初めて投稿いたします。

私はある部品メーカーの生産技術員をしております。（入社4年目です）

実は最近行った加工で、ご相談に乗っていただきたい内容がございます。

#50の古いマシニングセンターを使って、G02/G03を用いて

エンドミルで円筒壁面削りを行ったのですが（寸法指示がRで入っている）

NCで指令した円弧補間径よりもだいぶ小さい値で仕上がってきました。

（S=5000、F=3000 で径がねらいから-0.05～-0.1になりました）

材質はADC12、設備のNCはFANUC Series 15です。

加工中の音も似たような加工と比べると、気にならないレベルです。

いろいろやってみた挙句、

同じツーリングでも新しい設備ではこの症状が緩和されるため、

どうもこの古い設備ではNCの指令値どおりに動いていない要因が

多くを占めていそうだと考えております。

そこでご相談なのですが、

円弧補間で円筒壁削りを行ったときに径小となってしまったとき、

指令値修正以外では皆様はどんな対策をとっているのでしょうか。

（送りや径の指令値修正は最後の手段と考えております）

Answer

>>理論的に径が減少することがわかっているということは
>>理論上は「適当な径補正を入れれば主軸の描く円弧径は安定する」
>>のでしょうか？

答えはＹＥＳです。
機械が劣化して摺動抵抗が変化したりしなければ、同じ機械において
毎回に同じように半径減少します。
（ものの本によるとサーボの語源は召使だそうでして、毎回同じ誤差
を忠実に再現してくれます）

従って、半径減少量を実測して、ゲタをはかせればソコソコの補正も
可能ですが、直線送りと円弧送りの繋ぎ目に変な段差ができるので、
試行錯誤が必要となります。ＮＣのオプションは多少なりともその
アタリも考慮して補正します。

Answer

こんにちわ。
僕は経験談を書き込みさせていただきます。

同じ＃５０の機械で１０年前に新品を購入しました。
３年ほどは輪郭制御を入れなくてもズレがあまりありませんでしたが、３年を過ぎたころから少しずつズレが出てきました。
そこでファナックの保守契約をしていますのでファナックに検査してもらいました。
検査していただいたのは、サーボの数値と実際の数値のズレを専用の機械で測定していただきまして、ズレの数値は１００分の５ぐらいでした。
その時の対処方法は機械的には修理は無理（経年変化）なので輪郭制御で対応して下さいと言われました。実際に輪郭制御を入れると問題なく削れました。

今では、１０年以上使用しています機械は数台ありますが、輪郭制御の入っていない機械はまったく精度が出ません。

ですので輪郭制御は必需品ですので使用するのをお勧めします。
どこまで古い機械かは分かりませんが、ファナックに一度問い合わせてみたらどうでしょう。

それとファナックの制御装置でＦ３０００は実際には円弧切削では３０００も制御しきれて無いと思います。（直線切削では問題無いですが。）
画面上の実速度は落ち込んでいると思います。
実際に輪郭制御を入れてＦ３０００を指令してもＲの大きさにもよりますが、
Ｆ１５００とかＦ１０００ぐらいまで落ち込みます。（１年前に新品購入した機械でも。）

Answer

高専の学生用の資料ですが、
-----
http://www.cc.sendai-nct.ac.jp/~ckuma/tech-doc/nc/NC-note2.pdf
-----
11ページの「3)円弧の形状誤差」に、
図付きの説明があって分かりやすいと思います。

対策としては、
許容誤差値を設定してそれを保証する仕様(輪郭制御・トレランス制御)を
利用されるのがベストと考えます。

送り速度・指令値・径補正値等の変更で対応する場合は、
加工後の形状を測定して確認する必要があるでしょう。

Answer

工具のタワミの影響は２次的な要因と判断いたします。
ハードウエアー減速機構．．．？意味不明。

この不具合は、「円弧補間における半径減小」なる有名な現象です。
指令の送り速度が速いほど、円弧の半径が小さいほど径が小さくな
ります。

原因は、昔の機械において、切削送り速度指令における加速度が低い
ことと、サーボの応答性が低いことにあります。
（メーカor制御工学を齧った技術者であれば、機械のサーボ特性により
理論的な半径減小量が計算できます．．．私は忘れました）

特に15年ぐらい前のマシニングセンタは、加速度の向上を伴わずに
切削送り速度だけをＵＰさせたので、この不具合が顕著であると記憶
しています。10年ぐらい前から、切削送りにおける加速度の向上にも
配慮されるようになったので、新しい機械の方が半径減小の影響は少
なくなる傾向にあります。

機械メーカへ依頼して、補間前加減速とか高速高精度モード（フィー
ドフォワード制御）などの、半径減小誤差を緩和できるＮＣオプショ
ンを付加（お金がかかります）＆調整して貰えば、70-90％は改善する
と思われます。
（FANUC Series 15はハイエンドなＮＣ装置なので、某かのオプション
機能が内蔵されている筈です）
また、最大切削送り速度の値を下げる代わりに加速度を上げる方法も
ありますが、機械のサーボパラメータを変更するので、ユーザが行う
のは残念ながら難しいです。
さらに、円弧指令の直前にイグザクトストップを入れると、少しだけ
改善する可能性もありますが、現行の半径減小量から察すると、微々
たる効果しか得られないと考えます。

一番手っ取り早いのは、F500ぐらいに指令を下げることですが．．．
悔しいですね。

申し訳ございません。漢字の誤りを発見しました。

誤）半径減小　←こちらで検索してもヒットしない
正）半径減少

Answer

ドゥエル（G04）を入れてみては、どうでしょうか？
先読みしてきちんと行ききれていない可能性があります。

円弧補間加工の径小問題について