ネガティブコンプライアンス素子を用いた剛性無限大の力学的加工システムの実現

使用负柔量元件实现无限刚性的机械加工系统

基本信息

批准号：
09750128
负责人：
松本潔
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750128/
关键词：
ネガティブコンプライアンスアクティブ力センサ

项目摘要

平成10年度は、システム安定限界の解析、最適な加工誤差の収束条件の検討、平面研削システムの特性測定、ネガティブコンプライアシスによる加工実験を行い、本システム評価を行った。研削システムおよびアクティブカセンサのコンプライアンスをそれぞれCs、Ca、また加工コンプライアンスをCmとする。Csは研削システムに固有であり、またCmは(切り込み量)/(研削力)で定義されるものとする。解析により、アクティブカセンサのコシプライアシスCaが-(Cs+Cm)<Ca<Cs+Cmの範囲にあるとき、この研削システムは安定なことがわかった。またCa=-Csとなるように設定すると、加工誤差がゼロに収束することがわかった。平面研削システムの特性を測定したところ、研削システムおよび加工のコンプライアンスCs、Cmは、それぞれ0.257μm/N、2.8μm/Nであった。ただし加工コンプライアンスの測定条件は、カップ砥石は直径30mm、粗さ2000番を用い、回転数10000rpm、送り100mm/sとした。アクティブカセンサを用いない場合、10μmの切り込み時の加工力は約4N、加工誤差は1.0μmであった。この加工誤差は、加工力による研削システムの変形により生じていると考えられる。そこでアクティブカセンサを用い、そのコンプライアンスCaをCa=-Cs=-0.257μm/Nに設定し、加工を行った。このコンプライアンスの値は、前述の安定動作条件を満たす。実験の結果、加工誤差を0.1μm以下に低減できていることが確認された。以上のことから、アクティブカセンサを用いたネガティブコンプライアンスにより、加工力による工作機械の変形を補償でき、剛性無限大の力学加工システムが実現できることを確認した。

1998年，我们通过分析系统稳定性极限、检查加工误差的最佳收敛条件、测量表面磨削系统的特性以及使用负柔量进行加工实验来评估系统。令Cs和Ca分别为磨削系统和主动力传感器的柔量，Cm为加工柔量。 Cs 特定于磨削系统，Cm 定义为（切削深度）/（磨削力）。分析表明，当主动力传感器的共顺性Ca在-(Cs+Cm)<Ca<Cs+Cm范围内时，该磨削系统是稳定的。还发现，当设置为Ca=-Cs时，加工误差收敛于零。当测量表面磨削系统的特性时，磨削系统和加工的柔量Cs和Cm分别为0.257μm/N和2.8μm/N。然而，加工柔量的测量条件是直径为30mm的杯形磨石、粗糙度为No.2000、转速为10000rpm、进给速度为100mm/s。当不使用主动力传感器时，10μm切削的加工力约为4N，加工误差为1.0μm。这种加工误差被认为是由于加工力导致磨削系统变形造成的。因此，我们使用主动Ca传感器，并将其柔量Ca设置为Ca=-Cs=-0.257μm/N，并进行处理。该顺应值满足上述稳定操作条件。实验结果证实加工误差可降低至0.1μm以下。综上所述，我们确认了使用主动力传感器的负柔量可以补偿由于加工力引起的机床变形，并且可以实现具有无限刚度的机械加工系统。