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細くて長い軸は、削る力で逃げます。
逃げ方を読むのが、この仕事の中身です。

外径φ25、長さ980mmのシャフトを削るとします。細長比は39。この形状で「振れ0.02mm以内」と図面に書かれていると、断る工場がかなりあります。難しいのは寸法を出すことではなく、削り終わったあとも、その寸法が保たれていることです。

振れが出る3つの原因

納品後に「振れが規格に入っていない」と言われる場合、原因はだいたい次の3つのどれかです。加工中の測定では出ていなかったのに、届いた頃には出ている、という形で表れます。

厄介なのは、この3つが同時に起きることです。1つずつ潰していかないと、どれが効いているのか分かりません。

• 切削の力によるたわみ。削っている最中に材料が逃げ、中央が太くなります。
• 調質材の残留応力。削って表面を取ると内部の力の釣り合いが崩れ、時間をかけて曲がります。
• 切削熱による伸び。削っている最中と冷めたあとで、寸法が変わります。
• 掴み替えによる段差。持ち替えた位置で、わずかに芯がずれます。

1. たわみへの対処

振れ止めを当てる位置

刃物の反対側から材料を支えます。1箇所で足りない長さのときは2箇所に増やしますが、当てる位置は全長の1/3と2/3が基本です。等間隔にすると、支点の間で逆にたわむことがあります。

当てる力の決め方

強く当てれば逃げは減りますが、今度は支えた箇所が痩せます。数値で決められるものではないので、1本目を削って測り、3回ほど調整します。ここに半日かける前提で工程を組んでいます。

2. 残留応力への対処

荒削りのあと、寝かせる

調質材は削るほど曲がります。荒削りの直後に仕上げると、その時点では寸法が出ていても、出荷後に曲がりが出ます。当社は荒削り後に24時間置き、曲がりきらせてから仕上げに入ります。

取り代を均等に残す

片側だけ深く削ると、その面だけ応力が抜けて反ります。荒削りの段階で、全周から均等に取ることを意識します。図面の寸法だけを見て最短で削ると、この点を外します。

24時間寝かせる工程は、納期を1日延ばします。それでも入れているのは、出荷後に曲がって返ってくるほうが、双方にとって高くつくからです。

3. 熱と掴み替えへの対処

測るタイミングを決めておく

加工直後の材料は熱で伸びています。その状態で測って合わせると、冷えたあとに寸法が小さくなります。当社は加工後30分以上おいてから測ることを、工程表に明記しています。

そもそも掴み替えない

主軸を材料が貫通する旋盤を使えば、980mmでも掴み替えずに送りながら削れます。段差が原理的に出ないので、これがいちばん確実です。設備の選択で解決できる部分です。

設計の段階でご相談いただけると

実際にこの手順で対応した案件を、加工事例に載せています。他社で振れが0.05mm出ていたものを、0.018mmまで収めたケースです。