マシニングセンタ用ハイブリッド主軸による工具振動変位の推定

加工中心混合主轴刀具振动位移估算

• 批准号: 21K03813
• 负责人: 島名 賢児
• 金额: $ 1.08万
• 依托单位: Kagoshima National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03813/
• 关键词: 小径エンドミル加工; 工具たわみ; エンドミル加工; 振動変位; ハイブリッド主軸

ハイブリッド主軸で用いられることを想定している細長いツールホルダ部にケイ素鋼板を固定したものに直径6mmのエンドミルを取り付けて切削実験を行った。その前に予備実験として、なるべく工具たわみ量が大きくなり、さらにびびり振動が発生しないエンドミルの突き出し量を決定するために、工具突き出し量を35mmから55mmの間で5mm間隔で変えて、びびり振動の発生しやすいアップカットで切削実験を行った。その際、主軸部に固定した加速度センサにより切削中の加速度を測定した。また、加工後にデジタルマイクロスコープを用いて加工面の観察を行った。その結果、加工面の観察ではびびり振動の発生は判別できなかったが、加速度の結果から工具突き出し量が40mmまではびびり振動が発生しないことがわかったため、本実験では工具突き出し量を40mmとした。さらに、切削中のエンドミル先端部のたわみ量を測定することは困難であるため、エンドミルのシャンク部にアルミニウムのリングを焼き嵌めにより取り付けた。また、事前にエンドミル先端部とアルミリング部の変位量の関係を調べ、係数2.81という値を得ることができた。本実験では、被削材の快削黄銅を7°傾けて固定することにより、軸方向の切込みを直線的に増加させるように設定した。なお、切削はダウンカットで行い、切削中のアルミリング位置の変位量をレーザー変位計により測定した。切削実験後、加工面の加工誤差を接触式変位計により測定した。その結果、切削中にレーザー変位計により測定したアルミリング位置の変位量に係数2.81を掛けることにより推定した工具先端のたわみ量の結果と、切削実験後に接触式変位計により測定して得られた加工誤差の結果はほぼ一致し、切削中のエンドミルシャンク部から工具先端のたわみ量を推定する方法が有効であることがわかった。

直径为6mm的末端磨坊连接到端机上，固定在伸长的工具架上的硅钢板上，该钢板旨在用于混合主轴上，并进行切割实验。在此之前，作为一个初步实验，为了确定端机的突出量，这将尽可能增加工具的偏转量，并且不会产生颤动的振动，突出量在35mm和55mm之间的变化在5mm和55mm之间，并以5mm的间隔将剪切实验引起了上调的效果，这可能会引起上调的效果。此时，使用固定在主轴上的加速度传感器测量切割过程中的加速度。此外，在处理后，使用数字显微镜观察了处理的表面。结果，不可能通过观察加工表面来确定颤动振动的发生，但是加速度结果表明，当工具突出量为40 mm时不会发生颤动振动，因此在该实验中，工具突出的量为40 mm。此外，由于在切割过程中很难测量末端磨尖端的挠度量，因此通过收缩拟合将铝环连接到末端磨坊的柄部分。此外，事先研究了末端铣刀尖端的位移量与铝环部分之间的关​​系，并获得了2.81的系数。在此实验中，将工件的自由切割黄铜倾斜7°并固定，以使轴向沿轴向的切割线性增加。切割是通过倒下进行的，并使用激光位移仪测量切割过程中铝环位置的位移量。切割实验后，使用接触式仪表测量加工表面上的加工错误。结果，通过将切割过程中通过激光位移计测量的铝环位置的位移量乘以铝环的位置的位移的量，估计的铝环位置的位置乘以2.81的系数，以及通过在切割实验后通过固定仪表测量的范围，该刀具的量几乎是相同的，该工具是相同的。切割过程中的部分是有效的。