機械加工精度とは、加工された部品の実際の幾何学的パラメータ（寸法、形状、位置）とその理想的な幾何学的パラメータとの一致度を指す。機械加工においては誤差は避けられないが、許容範囲内に収めなければならない。誤差解析を行うことで、誤差変動の基本的なパターンを把握し、それに応じた対策を講じることで加工誤差を低減し、加工精度を向上させることができる。.
I. 機械加工における主な誤差の原因
(i) 主軸回転誤差
主軸回転誤差とは、主軸の実際の瞬間回転軸とその平均回転軸との間の偏差を指す。径方向の主軸回転誤差の主な原因には、主軸のジャーナル部の同軸度誤差、軸受自体の各種誤差、軸受間の同軸度誤差、主軸のたわみなどが含まれる。主軸および主軸ハウジングの製造精度を適切に向上させ、高精度軸受を選定し、主軸部品の組立精度を強化し、高速回転時の主軸部品のバランスを調整し、軸受に予圧をかけることにより、工作機械の主軸回転精度を向上させることができる。.
(ii) ガイドウェイ誤差
ガイドウェイは、工作機械の各部品間の相対的な位置関係を決定するための基準となるとともに、工作機械の運動のベンチマークでもある。旋盤のガイドウェイに対する精度要件は主に三つあり、水平面における直線性、垂直面における直線性、および前後ガイドウェイの平行度（ねじれ）である。ガイドウェイ自体の製造誤差に加え、ガイドウェイの不均一な摩耗や設置品質もガイドウェイ誤差を引き起こす重要な要因である。.
(iii) 伝達チェーン誤差
伝動チェーンにおける伝動誤差とは、内部的に連結された伝動チェーンにおいて、最初の伝動要素と最後の伝動要素の間の相対的な運動誤差を指す。伝動誤差は、伝動チェーン内の各部品の製造・組立誤差や使用中の摩耗によって生じる。.
(iv) 工具の幾何学的誤差
いかなる工具も切削工程中に必ず摩耗し、それが結果としてワークの寸法や形状の変化を引き起こす。工具材料を適切に選定し、新しい耐摩耗性工具材料を採用し、工具の幾何学的パラメータや切削条件を合理的に選択し、冷却剤を適切に使用することで、工具の寸法摩耗を最小限に抑えることができる。必要に応じて補償装置を使用して工具の寸法摩耗を自動的に補償することもできる。.
(v) 定位誤差
a) 基準不一致誤差：部品の図面では、表面の寸法や位置を決定するために用いられる基準を設計基準と呼ぶ。工程表では、加工後の加工面の寸法や位置を決定するために用いられる基準を工程基準と呼ぶ。工作機械でワークを加工する際には、ワークの特定の幾何学的特徴を位置決め基準として選定しなければならない。選定した位置決め基準が設計基準と一致しない場合、基準不一致誤差が発生する。.
b) 位置決め特徴対の不正確な製造誤差：治具上の位置決め要素は、公称寸法どおりに絶対的な精度で製造することはできず、実際の寸法（または位置）は規定された公差範囲内で変動することが許されている。ワークの位置決め面と治具の位置決め要素は合わせて位置決め特徴対を形成する。この位置決め特徴対の不正確な製造と、両者のクリアランスフィットによって生じるワークの最大位置変動を、位置決め特徴対の不正確な製造誤差と呼ぶ。.
(vi) 力による技術システムの変形によって生じる誤差
a) ワークの剛性：技術システムにおいて、ワークの剛性が工作機械、工具、治具の剛性に比べて比較的低い場合、切削力の作用下で剛性不足によりワークが変形すると、加工精度に比較的大きな影響を及ぼすことになる。.
b) 工具の剛性：外径旋削工具は、被削面に垂直な方向（y方向）において高い剛性を有し、その変形は無視できる。一方、小径の内孔をボーリングする場合、ボーリングバーの剛性は非常に低く、荷重下での変形が穴の加工精度に大きく影響する。.
c) 工作機械部品の剛性：工作機械の部品は多数の構成要素から成る。現時点では、工作機械部品の剛性を簡便かつ適切に算出する方法は存在せず、主に実験的手法によって部品の剛性を測定している。変形と荷重とは線形関係にならず、加荷曲線と減荷曲線は一致せず、減荷曲線は加荷曲線より遅れて進む。両曲線に囲まれた領域は、加減荷サイクル中に摩擦仕事および接触変形仕事によって消費されるエネルギー損失を表す。最初の減荷後には、変形が最初の加荷の起点に戻らないことから残留変形が生じていることがわかる。複数回の加減荷サイクルを経ると、加荷曲線の起点と減荷曲線の終点が一致し、残留変形は徐々にゼロへと減少する。.
(vii) 技術システムの熱変形による誤差
技術システムの熱変形は、加工精度に対して比較的大きな影響を及ぼす。特に精密加工や大型部品の加工では、熱変形に起因する加工誤差がワーク全体の誤差の50%を占める場合もある。工作機械、工具、ワークはさまざまな熱源にさらされ、温度が徐々に上昇する。同時に、各種の熱伝達メカニズムを通じて周囲の材料や空間へと熱を放出する。.
(viii) 調整誤差
機械加工の各工程では、技術システムに対して何らかの調整作業を行う必要がある。調整は絶対に正確に行えるわけではないため、調整誤差が生じる。技術システムにおいては、工作機械上のワークと工具の相対位置精度は、工作機械、工具、治具、またはワーク自体の調整によって確保される。工作機械、工具、治具、ワークブランクの元々の精度がすべて工程要件を満たし、動的要因を考慮しない場合、調整誤差の影響が加工精度に決定的な役割を果たす。.
(ix) 測定誤差
加工中または加工後に部品を測定する際には、測定方法、測定工具の精度、ワークの状態、ならびに主観的・客観的要因がすべて測定精度に直接影響を及ぼす。.
II. 機械加工精度の向上策
(i) 元々の誤差の低減
元々の誤差を直接的に低減する方法としては、部品加工に用いる工作機械の幾何精度を向上させること、治具や測定工具、切削工具自体の精度を高めること、さらに荷重や熱による技術システムの変形、工具の摩耗、内部応力による変形、および測定誤差を制御することが挙げられる。加工精度を向上させるためには、加工誤差を引き起こすさまざまな元々の誤差を分析し、状況に応じて加工誤差の主な原因となる元々の誤差に対処するための異なる対策を講じる必要がある。精密部品の加工では、使用する精密工作機械の幾何精度、剛性、および熱変形の制御を可能な限り向上させるべきである。成形面を持つ部品の加工では、主に成形工具の形状誤差と工具の設置誤差を低減することに重点を置く。.
(ii) 誤差補償法
技術システム内の一部の元々の誤差については、誤差補償法を採用することで、それらが部品加工誤差に与える影響を抑制することができる。.
a) 誤差補償法：この方法では、人工的に新たな元々の誤差を生み出し、元の技術システムに内在する元々の誤差を補償または相殺することで、加工誤差を低減し、加工精度を向上させる。.
b) 誤差相殺法：この方法では、ある種の元々の誤差を利用して、別の元々の誤差または他の種類の元々の誤差を部分的または完全に相殺する。.
(iii) 原始誤差の差別化または均等化
部品の一括生産における加工精度を向上させるためには、特定の原始誤差を差別化する手法を採用することがある。また、高い加工精度が求められる部品表面については、連続した試作切削工程を通じて原始誤差を段階的に均等化する手法も用いることができる。.
a) 原始誤差の差別化（グループ分け）手法：誤差の反映法則に基づき、前工程で製造されたブランクやワークピースの寸法を測定し、サイズに応じてn個のグループに分割することで、各グループの寸法範囲を元の1/nに縮小する。その後、各グループごとの誤差範囲に応じて、工具とワークピースとの相対位置を個別に正確に調整し、各グループのワークピースの寸法ばらつき範囲の中心がほぼ一致するようにすることで、全体としてのワークピース一括生産における寸法ばらつき範囲を大幅に縮小する。.
b) 原始誤差の均等化手法：このプロセスでは、加工面における原始誤差を加工によって継続的に低減・平均化していく。均等化の原理は、密接に関連するワークピース表面または工具表面同士を相互比較・検査することでその差異を特定し、その後、相互補正加工または基準加工を行うことである。.
(iv) 元々の誤差の移転
この手法の本質は、誤差感受性の高い方向から誤差感受性の低い方向へ原始誤差を移行させることにある。各種の原始誤差が部品の加工誤差にどの程度反映されるかは、それらが誤差感受性の高い方向に位置しているかどうかに直接関係している。もし加工中にそれらを誤差感受性の低い方向へ移行させる措置を講じれば、加工精度を大幅に向上させることができる。原始誤差を、加工精度に影響しない他の側面へ移行させるのである。.
III. 結論
機械加工においては、誤差は避けられない。誤差の原因を詳細に分析して初めて、適切な予防策を講じることで加工誤差を低減し、機械加工の精度を向上させることができる。.
