構成を選んだ理由

形式と主な部品を、なぜこれにしたかをまとめる。数値の根拠は 部品の計算 と 構造解析の計算書。

形式：下面の開いた門型

• 大きな溶接品（最大 750×715×330 程度）に穴をあけたい。品物を機械へ運ぶより、機械を品物に載せる方が早い。
• 下面を開けた門型なら、製品の上に治具で載せられる。小物は架台の上で加工する。
• 外形は収納の都合で 1000×800。主軸の届く範囲 656×456 で、640×450 の穴の並びが 1 回で届く。
• 機械の重量は 200 kg 程度に抑える。250 kg のホイストで吊る。
• 反力は機械、治具、製品の順に戻るので、治具のクランプは穴の近くに置く。枠を歪ませないよう、支持はシムで合わせる。

骨組み：板を曲げて組む

• 鉄の溶接は本業なので自作する。溶接は必ず歪むので、溶接、応力除去、取付面の外注加工、ガイドの組付けの順に作る。
• 角パイプと同じ硬さで、板を曲げて組むと 4 kg 軽い。板厚を場所ごとに選べる。チャンネルは同じ硬さなら重く、開いたままの梁は使えない。
• 取付面は、薄い鋼管を削らず、平鋼を溶接してそれを削る。
• 台も鋼にする。アルミは切粉が鉄と混ざるので加工しない。解析で振動に問題がないことを確かめた（鋼 t12 で最低の固有振動数 70 Hz、アルミ t25 で 72 Hz）。

案内：手持ちのローラガイド

• 手持ちの IKO LRXDG30 を使う（箱の表示 LRXDG 30 C4 R4892 SL S1 E585）。4892 mm のレールとブロック 4 個のセットが 4 組あり、必要量（レール 4.29 m、ブロック 12 個）より多い。
• 記号の読み：G はロング、SL はステンレス、S1 は互換性仕様。予圧の記号がないので、予圧は「ゼロ又はわずか」。E585 はカタログの表になく、メーカーに確認する。
• カタログの値：H 45、W 60、L 134、質量 1.18 kg。レール幅 28、高さ 28、5.01 kg/m、ピッチ 80。C 53,200 N、C0 96,700 N。
• 剛性の値はカタログにないので、200 N/µm を仮定した。ガタと一緒に 測って確かめる。

主軸：ベルト駆動の BT30 ヘッド

• 高速カートリッジ型でなく、動力なしの BT30 ヘッドをサーボで回す。低速のトルクが要る穴あけとタップに向く。
• 軸受はアンギュラ玉軸受のものを選ぶ。深溝玉軸受のヘッドは軸方向の剛性が低く、振れの表記も大きい。
• 候補は HLTNC の ATC BT30（外径 φ90、フランジ φ126、引込力 280 kg、5M-50T）。受領後に振れを測る。シリンダは付属しないので別に用意する。
• サーボは A6-RS1000（1 kW、220 V）。2:1 で定格 6.36 N·m、最高 3000 rpm。φ12 のドリル（2.4 N·m）と M10 のタップ（5.3 N·m）が定格に入る。
• 穴あけのスラストはホルダをテーパへ押し込む向きなので、引込力とは比べない。問題になるのは軸受の軸方向の容量（未確認）。

送り：ボールネジとクローズドループのステッピング

• 早送りは 3 m/min で十分なので、高価なサーボは要らない。
• X は左右 2 本で押す。ガントリーのねじれを抑えるため。梁 800 に対してブロックの間隔が 200 と短い。
• ボールネジは全部ダブルナットで予圧する。フライスのダウンカットで食い込まないように。
• モーターはベルトで 2:1 に減速して折り返し、1000×800 に納める。

工具交換

• 最初から BT30 の自動工具交換を前提に作る。ラックが完成するまでは手で交換してよい。
• 定位はサーボの位置指令で行う。2:1 なら主軸の角度が 180° おきの 2 通りになるので、ドライブキーが対称なら成り立つ。3:1 などは主軸側にセンサが要る。

ねじ加工

振動の注意

• 固有振動数は 70 Hz 付近からなので、2 枚刃で 約 2100 rpm 付近を避ける。φ12 の 1250 rpm（42 Hz）とは離れている。
• 送りの低速（φ12 で 87.5 mm/min）では、ステッピングの脈動とローラの摩擦によるびびりに注意する。
• フライスは軽い加工に限る。試験の順序：SS400 の薄い溝、スレッドミル、面削り。