温度・変位制御機能と高い熱的安定性を有する超高速高剛性水静圧スピンドルの開発

开发具有温度/位移控制功能和高热稳定性的超高速、高刚性静压主轴

基本信息

批准号：
17K06093
负责人：
中尾陽一
金额：
$ 3.16万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、微細形状を有する金型を含む各種精密部品の加工用途に適した、これまでのスピンドル性能を大きく上回る高速高剛性スピンドルの開発を目的にして実施している。特に、高い加工精度を達成するために、高い熱的安定性を有するスピンドル開発を目指している．具体的には、10 万min-1の超高速回転時においても、スピンドルの初期温度が保てるようにスピンドルの基本設計を目指している。さらに、チラーの温度制御性能を超える高精度高応答水温制御系に加え、スピンドル温度のフィードバック制御機能を具備させることによって、従来にない高性能スピンドルシステムの実現を図ろうとするものである。今年度の主な研究実績の概要は次の通りである。1. スピンドルのフィードバック温度制御スピンドル各部の温度は、スピンドル内部の熱源による影響に加えて、設置環境の温度変化、スピンドルに供給される水温変化、設置環境における他の要素との熱放射により、複雑に変化する。そこで、今年度は、開発したフィードバック温度制御システムをスピンドルの温度制御に適用し、実験によりその効果検証を行なった。その結果、スピンドル回転数、環境温度変化があっても、開発システムにより、スピンドル温度変動が抑制可能なことを実証した。２．スピンドルの軸心冷却構造等、内部冷却構造がスピンドル温度に及ぼす影響本研究では，特殊構造の冷却構造を回転するロータに具備させている。さらに、スピンドル本体には、２種類の冷却流路が構成されている。そこで、これら３種類の冷却構造がスピンドル各部の温度変化、さらに熱変形に及ぼす影響をコンピュータシミュレーションにより検討した。

这项研究的目的是开发高速，高尺寸的主轴，该纺锤适用于加工各种精确零件，包括细状模具，并且比以前的主轴性能要好得多。特别是，为了达到高加工精度，我们旨在开发具有高热稳定性的主轴。具体而言，主轴的基本设计旨在保持主轴的初始温度，即使在100,000分钟1的超高速度旋转下也是如此。此外，除了超过高精度，高响应性的水温控制系统外，它还具有纺锤体温度反馈控制功能，该功能旨在实现前所未有的高性能纺锤体系统。今年主要研究结果的概述如下。 1。纺锤体的反馈温度控制纺锤体的温度以复杂方式变化，除了纺锤体内部的热源的影响，安装环境温度的变化，提供给主轴的水温的变化以及安装环境中其他元素的热辐射与其他元素。因此，今年，我们将开发的反馈温度控制系统应用于螺旋温度控制，并通过实验测试了其有效性。结果，已经证明，即使主轴旋转速度和环境温度发生变化，开发系统也可以抑制主轴温度波动。 2。内部冷却结构（例如主轴的轴冷却结构）对本研究的主轴温度的影响，在旋转转子中提供了特殊的冷却结构。此外，纺锤体包括两种类型的冷却流路径。因此，通过计算机模拟检查了这三种类型的冷却结构对温度变化和纺锤体每个部分的热变形的影响。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fundamental analysis on thermal characteristics of micro-positioning system using piezo element for micro-milling spindle

微铣削主轴压电元件微定位系统热特性基础分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
Preceeding of The 19th International Conference on Precision Engineering
影响因子：
0
作者：
Shumon Wakiya;Yuto Nakagawa;Jumpei Kusuyama;Yohichi Nakao
通讯作者：
Yohichi Nakao

工作機械の高性能温度制御の実現を目指した冷却流体の温度制御システムの研究

旨在实现机床高性能温度控制的冷却液温度控制系统研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
小高勢也;川瀬美真;楠山純平;中尾陽一;山崎颯生，脇谷趣聞，楠山純平，Dmytro Fedorynenko，中尾陽一;福井大樹，山崎颯生，中尾陽一，楠山純平;川瀬美真，中尾陽一，小高勢也;金邊穂純，田村健昇，中尾陽一，楠山純平;田村健昇，金邊穂純，中尾陽一;脇谷趣聞，山崎颯生，中尾陽一，楠山純平;小高勢也，中尾陽一;山﨑颯生，谷本和馬，脇谷趣聞，中尾陽一;山﨑　颯生，中尾　陽一;神山　奨，中尾　陽一;小高　勢也，中尾　陽一
通讯作者：
小高　勢也，中尾　陽一

Controls of pitching and straightness error motion of water driven stage during feed motion

进给运动过程中水驱动平台俯仰和直线度误差运动的控制