ボールネジと台形ネジ 投稿者：鈴木＠土浦 投稿日：2016/07/07(Thu) 15:14 No.639
CNCを作る際のボールネジと台形ネジの違いについて教えてください。
CNCを作る際に最初についていた台形ネジからボールネジに交換する方が多いと思います。
確か管理人様も転造ボールネジに交換されて良好な結果を得られていたと記憶しています。
今回私が購入した汎用フライスは少々大きくボールネジに交換するのはさまざまな面で
あまり良いことがおこらなそうなので、台形ネジのままひとまずCNC化してみようかと思っています。
そこで質問なのですが、台形ネジからボールネジに変更するとバックラッシがなくなるのが
メリットだと思うのですが台形ネジのまま、CNCソフトの方でバックラッシ補正することもできると思います。
ボールネジだと台形ネジだと良好な結果になるというのはこのバックラッシ補正があまり
上手く機能しない、ということでしょうか？
いつくつか考えられることはありまして、
バックラッシの量（例えば50ミクロン分の回転量があるとします）この数度ハンドルがバックラッシ分を
補正する間に、（バックラッシとは無縁の軸の）切削が進んでしまい象限突起のような切削できなかった分があらわれて
段差になってしまうと言うのがあると思います。（ただしこれは逆回転切削で削り取ることができる）
もう1つは、バックラッシ量（上記の50ミクロン）の再現精度が悪く、時として40ミクロンであったり50ミクロンである
ために0.01ミリ程度の段差ができてしまう、など。
台形ネジからボールネジにした場合、台形ネジ＋バックラッシ補正と比較して、
具体的に何が解決されるのでしょうか？
Re: ボールネジと台形ネジ - kenbo 2016/07/07(Thu) 18:53 
No.640
No.640
どうもこんばんは。
自作CNCなので、あまりあてになりまんが、経験を書きます。
■主な仕様
ソフト：Mach3。
加工範囲：300×200位。
ガイド：リニアガイド仕様。
送りネジは下記の組合せを実施しました。
※数字はバックラッシの概算値
・台形ネジ＆自作POMナット/0.3mm
・台形ネジ＆自作POMナット定位置与圧/0.04mm
・中華製C7ボールネジ/0.02mm
台形ネジはバックラッシ補正あり、ボールネジは補正なしで運用してます。
■Machのバックラッシ補正所感
・象限が変わる際に逆回転するので速度が落ちる。
・定量補正では正しい位置に戻らないことがある。
・ガタ分はビビリとして加工面に現れる
という感じで、ボールネジでは上記が解消されました。
精度的には頑張ればベアリングの軽圧入が狙えるくらいです。
オマケに国産台形ネジより中華製ボールネジの方が安いと言うオチ付きです（笑）
結局は必要精度と使い方次第かと思います。
自作CNCなので、あまりあてになりまんが、経験を書きます。
■主な仕様
ソフト：Mach3。
加工範囲：300×200位。
ガイド：リニアガイド仕様。
送りネジは下記の組合せを実施しました。
※数字はバックラッシの概算値
・台形ネジ＆自作POMナット/0.3mm
・台形ネジ＆自作POMナット定位置与圧/0.04mm
・中華製C7ボールネジ/0.02mm
台形ネジはバックラッシ補正あり、ボールネジは補正なしで運用してます。
■Machのバックラッシ補正所感
・象限が変わる際に逆回転するので速度が落ちる。
・定量補正では正しい位置に戻らないことがある。
・ガタ分はビビリとして加工面に現れる
という感じで、ボールネジでは上記が解消されました。
精度的には頑張ればベアリングの軽圧入が狙えるくらいです。
オマケに国産台形ネジより中華製ボールネジの方が安いと言うオチ付きです（笑）
結局は必要精度と使い方次第かと思います。
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木＠土浦 2016/07/07(Thu) 19:16 No.641
鈴木＠土浦です。
kenboさん、ありがとうございます！！
大変参考になります。
＞■Machのバックラッシ補正所感
・象限が変わる際に逆回転するので速度が落ちる。
・定量補正では正しい位置に戻らないことがある。
・ガタ分はビビリとして加工面に現れる
が私の知りたいところでした！
速度が落ちるのは仕方なくて、むしろソフト方で逆回転でバックラッシを吸収する際に
速度を落とすコントロールをしてくれているように見えますね。
（速度を落とさないと突起ができてしまうので）
定量補正では正しい位置に戻らないというのは問題ですね、、、
バックラッシの位置がネジの噛みあいで微妙に誤差がるということかなぁ。。。
一番私が問題だと思う点がこの点ですガタ分のビビりですね。
テンションが抜けるのでこれが起こるのでしょうね、、、
とりあえず台形ネジとバックラッシ補正の方法は単純にやるといろいろ課題も多そうですね。
新規でつくる場合は間違いなくボールネジですね。
さて、私は理研RTM本体にはおそらく精度の高い焼き入れ研磨の台形ネジが入っていると
思いますのでどうするか、、、悩みますが、順番的にサーボとサーボの機能のバックラッシ補正を
やってみて、その後、ビビり等のリニアエンコーダを使っても解消できない課題が出たら
台形ネジをあきらめてXYZステージをボールネジとリニアガイドで別途創る感じにしようかと思います。
台形ネジ特有の課題、上記教えていただいたバックラッシの再現性の問題やビビりが
もしかしたら焼き入れ研磨の台形ネジということで精度が高くバックラッシの再現性が高かったり
また、
ビビりがテーブルの重さと刃物のバランスで出にくかったりしたらそれはそれでまた
考えてみようかと思います。
まだまだ時間もかかりますし、初学者でトンチンカンな質問もしてしまうと思いますが
今後もよろしくお願いいたします！
kenboさん、ありがとうございます！！
大変参考になります。
＞■Machのバックラッシ補正所感
・象限が変わる際に逆回転するので速度が落ちる。
・定量補正では正しい位置に戻らないことがある。
・ガタ分はビビリとして加工面に現れる
が私の知りたいところでした！
速度が落ちるのは仕方なくて、むしろソフト方で逆回転でバックラッシを吸収する際に
速度を落とすコントロールをしてくれているように見えますね。
（速度を落とさないと突起ができてしまうので）
定量補正では正しい位置に戻らないというのは問題ですね、、、
バックラッシの位置がネジの噛みあいで微妙に誤差がるということかなぁ。。。
一番私が問題だと思う点がこの点ですガタ分のビビりですね。
テンションが抜けるのでこれが起こるのでしょうね、、、
とりあえず台形ネジとバックラッシ補正の方法は単純にやるといろいろ課題も多そうですね。
新規でつくる場合は間違いなくボールネジですね。
さて、私は理研RTM本体にはおそらく精度の高い焼き入れ研磨の台形ネジが入っていると
思いますのでどうするか、、、悩みますが、順番的にサーボとサーボの機能のバックラッシ補正を
やってみて、その後、ビビり等のリニアエンコーダを使っても解消できない課題が出たら
台形ネジをあきらめてXYZステージをボールネジとリニアガイドで別途創る感じにしようかと思います。
台形ネジ特有の課題、上記教えていただいたバックラッシの再現性の問題やビビりが
もしかしたら焼き入れ研磨の台形ネジということで精度が高くバックラッシの再現性が高かったり
また、
ビビりがテーブルの重さと刃物のバランスで出にくかったりしたらそれはそれでまた
考えてみようかと思います。
まだまだ時間もかかりますし、初学者でトンチンカンな質問もしてしまうと思いますが
今後もよろしくお願いいたします！
Re: ボールネジと台形ネジ - kenbo 2016/07/07(Thu) 23:02 No.642
No.642
こんばんは。
定量補正で元の位置に戻らないのは、転造台形ネジ、自作ナット、組み付けの精度、切削抵抗の変化などの問題で、位置によって実バックラッシ量が変わるからですね。私の作りが悪いわけです（笑）
バックラッシ補正はソフトによる違いが大きいと思うので実際に使用するソフトを調べて頂いた方が良さそうです。
下のスレをちゃんと見ていませんでしたが、理研のRTM-2でしたか‥。
個人的には台形ねじのままサーボにクラッチを付けてあげて、手送り機能を残してあげて欲しいです。
ボールねじにすると手送り加工は厄介です。
定量補正で元の位置に戻らないのは、転造台形ネジ、自作ナット、組み付けの精度、切削抵抗の変化などの問題で、位置によって実バックラッシ量が変わるからですね。私の作りが悪いわけです（笑）
バックラッシ補正はソフトによる違いが大きいと思うので実際に使用するソフトを調べて頂いた方が良さそうです。
下のスレをちゃんと見ていませんでしたが、理研のRTM-2でしたか‥。
個人的には台形ねじのままサーボにクラッチを付けてあげて、手送り機能を残してあげて欲しいです。
ボールねじにすると手送り加工は厄介です。
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木＠土浦 2016/07/08(Fri) 00:24 No.643
kenboさん、
鈴木＠土浦です。
＞個人的には台形ねじのままサーボにクラッチを付けてあげて、手送り機能を残してあげて欲しいです。
＞ボールねじにすると手送り加工は厄介です。
はい。そのつもりです。
なので方法は、台形ネジのまま、手送り機構を残し、手送りハンドルにプーリーあるいは歯車で
サーボを連結し、どちらでも使えるようすにする案が1つです。
もう1つはXYZステージをRTMのテーブルにつけるという方法ですからその場合はほぼほぼRTMは
大きな鋳物ボディと主軸ぐらいしか使いません（それでも多いに意味があると思ってますが）
いずれにせよ、今回の理研RTM2Lは精度、強度の点で満足できる汎用フライスとして買ったので
CNC専用とか、手動で使いにくいようにするつもりはありません。
もったいないですから、、、
（仮にCNC専用にする場合はオンボロでもいいのでもう1台理研RTMを入手してCNC専用にするつもりです。）
いずれにしてもバックラッシの具合や、ソフトやサーボでのバックラッシの補正がどこまでいけるかは
やってみないとわからない感じですね。ソフトや機械の構成（歯車の精度等々）もあるでしょうから。
手番的にはサーボはいずれにせよ必要なのでサーボを買ってバックラッシ補正機能が使えるかどうか
みて、そこで一度思考してみてリニアエンコーダ＋サーボでいくのか、
あるいはXYZステージを別途リニアガイドとボールネジで作ってそれを乗せてリニアエンコーダは不要でいくのか
考えてみるのが良さそうですね。
鈴木＠土浦です。
＞個人的には台形ねじのままサーボにクラッチを付けてあげて、手送り機能を残してあげて欲しいです。
＞ボールねじにすると手送り加工は厄介です。
はい。そのつもりです。
なので方法は、台形ネジのまま、手送り機構を残し、手送りハンドルにプーリーあるいは歯車で
サーボを連結し、どちらでも使えるようすにする案が1つです。
もう1つはXYZステージをRTMのテーブルにつけるという方法ですからその場合はほぼほぼRTMは
大きな鋳物ボディと主軸ぐらいしか使いません（それでも多いに意味があると思ってますが）
いずれにせよ、今回の理研RTM2Lは精度、強度の点で満足できる汎用フライスとして買ったので
CNC専用とか、手動で使いにくいようにするつもりはありません。
もったいないですから、、、
（仮にCNC専用にする場合はオンボロでもいいのでもう1台理研RTMを入手してCNC専用にするつもりです。）
いずれにしてもバックラッシの具合や、ソフトやサーボでのバックラッシの補正がどこまでいけるかは
やってみないとわからない感じですね。ソフトや機械の構成（歯車の精度等々）もあるでしょうから。
手番的にはサーボはいずれにせよ必要なのでサーボを買ってバックラッシ補正機能が使えるかどうか
みて、そこで一度思考してみてリニアエンコーダ＋サーボでいくのか、
あるいはXYZステージを別途リニアガイドとボールネジで作ってそれを乗せてリニアエンコーダは不要でいくのか
考えてみるのが良さそうですね。
Re: ボールネジと台形ネジ - kenbo 2016/07/08(Fri) 06:39 No.644
No.644
＞XYZステージを別途リニアガイドとボールネジで作ってそれを乗せて
ボールねじと書かれていたので、入れ替えと思っていましたが理解できました。
親ガメ子ガメですか（笑）
なかなか面白いアイデアですね。
ボールねじと書かれていたので、入れ替えと思っていましたが理解できました。
親ガメ子ガメですか（笑）
なかなか面白いアイデアですね。
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木＠土浦 2016/07/09(Sat) 06:22 No.645
kenboさん
＞親ガメ子ガメですか（笑）
なかなか面白いアイデアですね。
そうです。ただ先輩にアドバイスしてもらったアイデアで私のオリジナルではありません（汗）
ＸＹステージを乗せるまではそれほど難易度は高くないと思いますが
Ｚ軸ステージも作るとなるといきなり難易度があがります。強度等々の面もありますので。
その辺もあり、先の台形ネジ流用＆エンコーダの案などどれが一番いいかグルグルと思案中です（笑
＞親ガメ子ガメですか（笑）
なかなか面白いアイデアですね。
そうです。ただ先輩にアドバイスしてもらったアイデアで私のオリジナルではありません（汗）
ＸＹステージを乗せるまではそれほど難易度は高くないと思いますが
Ｚ軸ステージも作るとなるといきなり難易度があがります。強度等々の面もありますので。
その辺もあり、先の台形ネジ流用＆エンコーダの案などどれが一番いいかグルグルと思案中です（笑
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木@土浦 2016/07/09(Sat) 16:05 No.646
理研RTM搬入しました。
まずは、整備、インバータ化からですが、、、
まずは、整備、インバータ化からですが、、、
Re: ボールネジと台形ネジ - kow 2016/07/09(Sat) 17:07 No.647
鈴木さん、こんにちは。
私がボールねじを採用した理由はバックラッシュの最小化もありますが、
推進力の増強もその一つでした。
アリ溝＋台形ネジでは摺動抵抗が大きく、通常のステッピングモーターでは
脱調がひんぱんにおきていました。
なにしろ脱調一発でお釈迦ですから、耐えられません。
ボールねじにしたところネジ・ナット部の抵抗が激減し、脱調知らずのマシンに
なりました。
そんな事例もある、ということで・・・
私がボールねじを採用した理由はバックラッシュの最小化もありますが、
推進力の増強もその一つでした。
アリ溝＋台形ネジでは摺動抵抗が大きく、通常のステッピングモーターでは
脱調がひんぱんにおきていました。
なにしろ脱調一発でお釈迦ですから、耐えられません。
ボールねじにしたところネジ・ナット部の抵抗が激減し、脱調知らずのマシンに
なりました。
そんな事例もある、ということで・・・
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木＠土浦 2016/07/09(Sat) 18:35 No.648
kowさん、
ありがとうございます。
なるほど、台形ネジとステッピングモータの相性が悪いというのがありそうですね！
以前ロックヒルさんのお宅でのオフ会で、ロックヒルさんのボールネジ化された
X3を触らせていただきましたがハンドルの軽さに驚いたことがあり、
まだCNC化はしてないものの感覚はわかります！
本日、理研RTMの搬入をしましたので当面はインバータ化、その前にどこに注油すれば
いいのかとか各種操作レバーがいったい何者なのか等々試行錯誤してみます。
CNCの試行錯誤は結構先になりそうです（汗）
ありがとうございます。
なるほど、台形ネジとステッピングモータの相性が悪いというのがありそうですね！
以前ロックヒルさんのお宅でのオフ会で、ロックヒルさんのボールネジ化された
X3を触らせていただきましたがハンドルの軽さに驚いたことがあり、
まだCNC化はしてないものの感覚はわかります！
本日、理研RTMの搬入をしましたので当面はインバータ化、その前にどこに注油すれば
いいのかとか各種操作レバーがいったい何者なのか等々試行錯誤してみます。
CNCの試行錯誤は結構先になりそうです（汗）
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木＠土浦 2016/07/10(Sun) 05:27 No.649
kowさん、追加の質問になって申し訳ありませんが、
仮に、ステッピングモータが脱調しなければ、
台形ネジ＋(脱調しない）ステッピングモータ＋CNCソフトのバックラッシ補正
で精度はどうでしたでしょうか？
やはり、バックラッシ補正時にビビりがあったり
バックラッシ補正値（固定値）と実際の値と異なる場合があり精度の悪さにつながってしまう、
ということがありましたでしょうか？
仮に、ステッピングモータが脱調しなければ、
台形ネジ＋(脱調しない）ステッピングモータ＋CNCソフトのバックラッシ補正
で精度はどうでしたでしょうか？
やはり、バックラッシ補正時にビビりがあったり
バックラッシ補正値（固定値）と実際の値と異なる場合があり精度の悪さにつながってしまう、
ということがありましたでしょうか？
Re: ボールネジと台形ネジ - kow 2016/07/11(Mon) 02:52 No.651
>やはり、バックラッシ補正時にビビりがあったり
>バックラッシ補正値（固定値）と実際の値と異なる場合があり精度の悪さにつながってしまう、
>ということがありましたでしょうか？
私のＸ−１に装着されていた台形ねじは所詮中華ですからアレでしたが、
ロックヒルさんが使用されていた台形ねじ（恐らく国産）は問題のない精度
であったとお伺いしたことあがります。
台形ねじだから即ＮＧではなく、やはり製品品質しだいということではないでしょうか。
>バックラッシ補正値（固定値）と実際の値と異なる場合があり精度の悪さにつながってしまう、
>ということがありましたでしょうか？
私のＸ−１に装着されていた台形ねじは所詮中華ですからアレでしたが、
ロックヒルさんが使用されていた台形ねじ（恐らく国産）は問題のない精度
であったとお伺いしたことあがります。
台形ねじだから即ＮＧではなく、やはり製品品質しだいということではないでしょうか。
Re: ボールネジと台形ネジ - 鈴木＠土浦 2016/07/11(Mon) 03:34 No.653
kowさん、
お忙しいところありがとうございます。
1つ1つのお話が大きなヒントになります。
やはり台形ネジでも精度の問題等々によりそうですね。
たぶんですが、今回導入した理研RTMは焼き入れ研磨で、相当精度の高い
台形ネジを使っている気がしますので、
まずは台形ネジをそのまま使ってバックラッシ補正してみたらどうか？
という方法から試してみたいと思います。
Z軸を上げるのにパワーがいりますのでステッピングモータは使えませんのでサーボにはなりますが。
サーボそのものにバックラッシ補正パラメータがあるようなので
それでまずは試してみようかな、と思っています。
お忙しいところありがとうございます。
1つ1つのお話が大きなヒントになります。
やはり台形ネジでも精度の問題等々によりそうですね。
たぶんですが、今回導入した理研RTMは焼き入れ研磨で、相当精度の高い
台形ネジを使っている気がしますので、
まずは台形ネジをそのまま使ってバックラッシ補正してみたらどうか？
という方法から試してみたいと思います。
Z軸を上げるのにパワーがいりますのでステッピングモータは使えませんのでサーボにはなりますが。
サーボそのものにバックラッシ補正パラメータがあるようなので
それでまずは試してみようかな、と思っています。