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。

在1998年，通过分析系统稳定性限制来评估该系统，检查最佳加工错误的收敛条件，测量平面研磨系统的特征以及使用负合规性辅助的加工实验。研磨系统和主动CA传感器分别符合CS和CA，并且加工合规性为CM。 CS是研磨系统固有的，CM定义为（切割量）/（磨削力）。分析表明，当活动CA传感器的Cosiprie ASIS CA在 - （CS+CM）<Ca <CS+CM的范围内时，这种研磨系统是稳定的。此外，发现设置CA = -CS时，加工误差会收敛到零。测量了平面研磨系统的特性，并分别测量研磨系统和加工的合规性CS和CM，分别为0.257μm/n和2.8μm/n。然而，加工合规性的测量条件的直径为30毫米，粗糙度为2000，旋转速度为10,000 rpm，进料为100 mm/s。没有主动传感器，在10μm切割时的加工力为4N，加工误差为1.0μm。人们认为这种加工误差是由于加工力引起的磨削系统的变形引起的。因此，使用主动CA传感器将合规性CA设置为CA = -CS =-0.257μm/n，并进行处理。该合规价值满足上述稳定操作条件。实验证实，加工误差可以减少到0.1μm或更少。从上面可以证实，使用主动传感器的负合规性可以补偿由于加工力而导致的机床的变形，并且可以实现具有无限刚度的机械加工系统。