マシニングセンタの基礎講座

モノタロウの本連載では、マシニングセンタの種類や仕組み、使い方について、実践的で役立つ知識をご紹介していきます。
第6章 マシニングセンタを使用する際の基礎知識

6-1 暖機運転

私たちは運動する前、準備運動を行い、血液の循環を良くし、身体を温めます(ほぐします)。一方、準備運動を行わず急に身体を動かすと、本来の運動能力を発揮できないばかりか、怪我の原因にもなります。マシニングセンタを使用する際も同じで、電源を入れて準備運動せず、すぐに加工を行うと、本来の運動性能で動くことができず加工精度が安定しません。工作機械の準備運動を「暖機運転」または「ならし運転」といいます。冬など寒い時期は朝一の暖機運転は必ず必要です。

暖機運転の目的は(1)主軸の熱変位を安定させる、(2)主軸頭やテーブルなど駆動部の運動精度を安定させる(構造体の熱変位を安定させる)、(3)切削油剤(クーラント)の温度を安定させることです。これらの3つが一定にすることで加工精度が安定します。

 

(1)主軸の熱変位を一定にする

主軸は回転すると、動力であるモータに電流が流れ、軸受のベアリングが回転するため、回転時間に比例して温度が上昇します。近年のマシニングセンタの主軸には冷却用の配管が内蔵されているものが多く、この配管に温度を一定に制御した油や水を循環させることで、主軸が一定の温度以上にならないようになっています。温度が上昇すると、主軸は膨張し、切込み方向(Z軸のマイナス方向)に伸びます。このため、暖機運転をせずに加工を行うと、加工中に主軸および軸受が温まることによって切込み深さが変化し、加工精度が安定しません。加工精度を安定させるには主軸を温め、主軸の伸びと振れが一定になるまで暖機運転を行うことが大切です。

(2)主軸頭やテーブルなど駆動部の運動精度を一定にする

マシニングセンタの電源を入れると、自動で潤滑油が駆動部の各部に供給されますが、電源を入れた直後は前回使用した際の潤滑油が駆動部に残存しています。暖機運転を一定時間行うことによって、残存する潤滑油を追い出し、新しい潤滑油を駆動部に供給し、潤滑油の温度を一定にすることが大切です。

(3)切削油剤(クーラント)の温度を一定にする

切削油剤の温度は加工精度に影響します。冬など寒い時期の夜間は工場内が氷点下になることもあるため、切削油タンクの切削油剤も冷えています。使用前には切削油剤を循環させ、切削油剤が一定の温度になるよう配慮することが大切です。切削油剤の残量は暖機運転前(循環前)に確認し、必要に応じて補充します。加工中に切削油剤を補充すると温度が変化し、加工精度が安定しません。

 

■暖機運転を行わず、すぐに加工した場合
暖機運転を行わず、すぐに加工した場合

 

■暖機運転を行い、加工した場合
暖機運転を行い、加工した場合

 

暖機運転は経年劣化にも大きく影響し、暖機運転をしっかりと行うことによってマシニングセンタの寿命が延び、精度よく、長く使用することができます。暖機運転は面倒で、生産性を下げる要因の一つですが、計画的に実施することが大切です。

 

執筆: 芝浦工業大学 デザイン工学部 デザイン工学科 澤 武一 教授

『マシニングセンタの基礎講座』の目次

第1章 マシニングセンタの基礎知識

第2章 マシニングセンタの装備

第3章 マシニングセンタを動かすソフトウエア

第4章 マシニングセンタの要素技術

第5章 マシニングセンタの特性と関連知識

第6章 マシニングセンタを使用する際の基礎知識

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