（1）治具の使用ポイント（締付力、熱膨張）

6個の自由度を拘束するには、動かないように固定する力が必要です。例えば写真1の穴加工用治具を使ってアルミニウム板に穴をあけようとすると、板が手前に動かないように穴加工する近くを上から押さえつける必要があります。このとき、必要以上に大きな力で押さえつける・・・例えば写真2のように鋼鉄製のクランピングツールで力いっぱい締め付けたらどうなるか？

みなさんお分かりですね。写真3を見てください。クランプの爪先が加工品の面に食い込んで酷い傷をつけてしまいました。いくらしっかり固定せよと言ってもこれでは失敗です。

写真3

反対に、締め付け力が弱いと、ドリルの回転力に負けてアルミニウム板が飛び出してしまいます。加工物が外れると大きな事故につながります。この例は加工品が小さいので作業者がケガをすることはないと思いますが、製品にはなりませんし、治具を傷める可能性もあります。

工作物を固定するときには、加工の方法や固定方法によって適正な締め付け力があるのです。

もう一つの問題は熱膨張です。

機械加工していると、加工熱で工作物の温度があがりますね。熱膨張で工作物は間違いなく大きくなります。この時、適正な力で締め付けていたとしても、膨張を逃がす工夫が無いと締め付け力を大きくしたことになり、加工物を凹ませることになります。工作物が冷えると今度は押さえているところが緩んでしまいます。加工熱が多く発生する場合はこの熱膨張による工作物の締め付けの状態変化に注意する必要があるのです。

表1に主な素材の熱膨張率を示します。値は20℃の時に温度が1℃上がったときに増える長さです。

表1、主な物質の熱膨張（線膨張整数）・・・・理科年表（国立天文台編）より引用

例えば、100mmのアルミニウムが60℃になったらどうなるか？60℃は手で触ってちょっと熱い程度です。100mmのアルミニウムブロックがどれだけ長くなっているかを計算します。

表から線膨張率は23.1ｘ10^-6、40℃の上昇なので、膨張寸法＝100ｘ40ｘ23.1ｘ10^-6＝0.924（mm）

約1mmでした。僅かだと思えるかもしれませんが、膨張した後に元の温度に戻ったらクランプは確実に緩んでしまいます。

『治具・取付具の正しい使い方』の目次