びびり振動回避のためのアクティブ剛性制御システムの開発

开发主动刚度控制系统以避免颤振

• 批准号: 20K14631
• 负责人: 林 晃生
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14631/
• 关键词: 工作機械; びびり振動; 剛性制御; 安定限界線図; 機械加工; 振動制御; 振動特性

本研究では加工時におけるびびり振動の発生を工作機械の剛性制御により回避・抑制する手法の提案とシステムの開発を目的とし，研究を遂行した．昨年度，加工試験により提案手法の有効性を示した結果は，International Journal of Automation Technologyに論文投稿し，採択・掲載された．Study on Method for Avoiding Chatter Vibration by Changing Machine Tool Rigidity，2022 年 16 巻 6 号 p. 853-861　DOI　https://doi.org/10.20965/ijat.2022.p0853本年度の研究では，申請書の研究実施計画で述べた① 工作機械の剛性マトリクスの作成および④ アクティブ剛性制御システムの構築に主に取り組んだ．①については，FEMによる感度解析から，モデル内の剛性パラメータを変更し，剛性制御の効果が得やすいフレームの設置位置の検討を行い，加工実験によりシミュレーション結果の妥当性を検証した，この結果は，2022年11月に開催されたICPE2022にて学会発表を行った．これを基に，つぎのアクティブ剛性制御を行うフレーム位置および剛性の変更範囲を検討した．また昨年度に確認した剛性制御による各条件での加工結果と上記の解析結果から，④アクティブ剛性制御システムの設計と開発を行い，リアルタイムに剛性を制御し，加工中のびびり振動の回避が可能な工作機械を設計した．しかしながら，半導体不足の影響を受けモータおよびコントローラ・ドライバの納品が半年以上かかる状況で，工作機械への実装は延期となった．

进行这项研究的目的是提出一种方法，以通过控制机床的刚度和开发系统来避免和抑制加工过程中的颤动振动的产生。所提出的方法的结果表明，去年通过处理测试通过加工测试提交了国际自动化技术杂志，并被选择和发布。通过更改机床刚度避免聊天振动的方法的研究，第1卷。 16，第6号，2022页。 853-861 doi https://doi.org/10.20965/ijat.2022.p0853在今年的研究中，我们主要从事1）为机械工具创建一个刚性矩阵，4）构建一个主动刚性控制系统，如该应用程序的研究实施计划中所述。关于1，我们从使用FEM的灵敏度分析中更改了模型中的刚度参数，并检查了可能具有刚性控制效果的框架的位置，并通过加工实验验证了模拟结果的有效性。在2022年11月的ICPE2022上，在ICPE2022上介绍了结果，根据此范围，我们对框架的范围进行了调查，以进行框架的范围更改。此外，基于在刚性控制下的各种条件下的加工结果和上述分析结果，④设计和开发了一个主动的刚度控制系统，并设计了一种机床，该机床可以实时控制刚度并防止加工过程中的颤动振动。但是，由于半导体的短缺，电动机，控制器和驾驶员的交付需要超过六个月，并且推迟了机床上的安装。

项目成果

パイプフレーム工作機械の剛性制御

管架机床刚性控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 池田怜央;柴田 興利;武田涼馬;林晃生;森本喜隆
• 通讯作者: 森本喜隆

パイプフレーム工作機械のびびり振動抑制に関する研究

管架机床颤振抑制研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 柴田 興利;池田怜央;武田涼馬;林晃生;森本喜隆
• 通讯作者: 森本喜隆

Study on chatter vibration suppression of pipe frame machine tools

管架机床颤振抑制研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Okitoshi Shibata;Akio Hayashi;Yoshitaka Morimoto
• 通讯作者: Yoshitaka Morimoto