CALIBRATION & SETUP校正・干渉・治具と工具

◎キネマティクス校正（回転中心の測定）

• なぜ要るか多軸加工の誤差の原因の一つは、NC が持っているキネマティクス（回転軸の位置・向きのモデル）と実機のずれ。回転軸を動かすとこのずれが加工物の誤差になるので、モデルを実機に近づける必要がある。温度変化などで回転軸のベクトルは変わるので、定期的な確認が要る。^[1][2][3]
• やり方テーブルに剛性の高い基準球（校正球）を取り付け、校正したタッチプローブで、回転軸をいくつかの角度に回した状態の球の中心を測る。測った値から回転軸の中心位置・向きを計算し、NC の機械構成パラメータ（キネマティクス表）を書き換える。^{[2][1][4][3][5][6]}

手順の例

1. タッチプローブを校正する（キネマティクス測定の前提）^[1]
2. 半径が正確に分かった、剛性のある基準球をテーブルに固定する（位置は任意だが、回転軸を回したときにぶつからない所）^[1][2]
3. 測定の前に、今のキネマティクスを保存しておく（結果が悪いとき・停電時に戻せるように）^[1]
4. 回転軸ごとに、球を3つ以上の角度で測る。Siemens CYCLE996 は1軸につき3回、角度は約120°ずつ（正三角形になるのが理想）^[2]
5. 全回転軸を測ったら計算し、補正値を書き込む（測るだけ・書き換えまで を選べる）^[2][1]
6. キネマティクスを変えるとプリセット（ワーク原点）も変わる。補正後はプリセットを設定し直す^[1]

各社の校正の機能

• 前提の例KinematicsOpt を使う条件：タッチプローブが校正済み、工具軸は Z、キネマティクスの記述が完全で寸法がおよそ 1 mm の精度で入っていること、機械全体の幾何が機械メーカーによって測定済み。座標変換（原点シフト・ミラー・回転・スケーリング）は外しておく（衝突の危険）。資料1件・参考^[1]

≡精度検査の規格とボールバー

• JIS B 6336-6:2018（ISO 10791-6:2014）マシニングセンタ－試験条件－第6部：速度及び補間運動の精度主軸速度・送り速度と、2軸以上の直進軸・回転軸の同時制御で作る補間経路の精度試験。直交3軸＋回転1軸または2軸（A・B・C）の機械が対象。附属書で5軸機の運動試験を、構成ごと（主軸頭側2軸＝附属書A、テーブル側2軸＝附属書B、主軸頭側・テーブル側に1軸ずつ＝附属書C）に規定。^[8][9]
• ボールバーによる5軸の補間試験工具先端点制御を有効にして回転軸と直線軸を同時に動かし、工具先端とワークの距離が一定に保たれているかをボールバーで測る。ISO 10791-6 の試験の多くはボールバーで行える。工具長は『ゲージラインからセッティングボールの中心まで』として正確に入れる。初回はボールバーを付けずにプログラムを流して確かめる。資料1件・参考^[9]
• JIS B 6336-7:2018（ISO 10791-7:2014）第7部：工作精度標準の試験片を仕上げ条件で削って工作精度を評価する。3軸〜5軸のマシニングセンタを考慮している。資料1件・参考^[10]
• 大学での試験片の例（四角すい台）大阪工業大学の研究では、当時提案中の ISO/CD 10791-7 の試験片（同時5軸の直線運動で削る四角すい台）を、工具先端点制御・工具姿勢制御・ワーク設置誤差補正を使って削り、斜面の真直度・直角度・平行度で評価。誤差の要因として送りの急な変化と『C軸の回転中心座標の設定誤差』を挙げ、回転中心を設定し直し送りを下げると改善した。資料1件・参考^[11]
• 関連規格（名前のみ）JIS B 6336 は第1部（水平主軸の幾何精度）〜第10部（熱変形試験）の部編成。第4部が直進・回転運動軸の位置決め精度。工作機械試験方法通則 JIS B 6190-1（ISO 230-1:2012 対応）を引用。^[8][10]

!干渉チェックとシミュレーション

• 5軸機・複合機は動きが複雑で、自動運転だけでなく手動操作中にも主軸とテーブルなどがぶつかる危険がある。NC 内の簡易モデル（直方体・円柱・平面）で常時チェックする方法と、PC 上で実形状に近い3Dモデルを動かして先回りでチェックする方法がある。資料1件・参考^[12][13]
• CAM の工程の中で、工具経路のシミュレーションと干渉チェックを行ってからポストプロセッサで NC コードを出す。ポストプロセッサは普通、工具先端（TCP）の経路を出力する。資料1件・参考^[2]
• 制御のソフトを実機と同じに動かす仮想マシン（Siemens VNCK）で、実機の前にプログラムを確かめる方法もある。資料1件・参考^[2]
• 3+2 の割り出しでも工具とワークがぶつかるおそれがあるので、手動送り（ハンドル）で様子を見ながら割り出したい場面がある。資料1件・参考^[14]
• 傾斜面の割り出しや回転の前に、工具を安全な位置まで逃がす（Heidenhain：干渉しない位置へ先に位置決め。Haas：回転の前に G53 で退避）。^[15][16]

CAM 側の確認は CAD/CAM のページへ。

⊓ワークの持ち方（5軸用のバイス）

• 5軸では工具がワークの側面・下側にも回り込むので、治具・バイスとの干渉を避けつつワークを確実に保持する必要がある。低床で口金の小さいバイスが使われる。^[17][18]
• 素材の底部を最小 3.5 mm のつかみ代でつかんで5面加工。低床ボディで工具が寄り付きやすい。資料1件・参考^[17]
• 素材にあらかじめ高圧で口金の形を刻み（スタンピング）、形状のかみ合い（形状拘束）で保持する。つかみ代は 3 mm。標準のスタンピング口金は 35 HRC までの材料用。資料1件・参考^[18]
• 北川 V75V は5軸センタリングバイスとして、繰返し精度 ±0.01 mm、荒と仕上げを1台で行えると説明している。資料1件・参考^[17]

⌀工具の選び方

• 突き出しを短くする：5軸なら工具を傾けてホルダとワークの干渉を避けられるので、3軸のときほど工具を長く出さずに済む。突き出しが短いと剛性が上がり、精度・送り・びびりが改善する。^[12][19][20]
• ボールエンドミルを傾けるときは、工具中心が切削に関わらない角度にする。中心が食い込んだまま傾けて削ると傷が出た（KISTEC の実験）。境目の角度は θ＝arccos(1−ap/R)。資料1件・参考^[21]
• バレル工具：回すと樽のような輪郭になる工具。先端の R に加えて外周や後端に複数の R 刃が連なり、特に外周刃は大きな R。側面の大きな R 刃で、5軸加工・チルト主軸・割出し加工で高能率に削れる。資料1件・参考^[22]

傾斜角の計算は5軸の計算で。ボールエンドミルの回転数・送りはボールエンドミルの計算機へ。