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センサレス切削力推定を応用した実時間主軸速度制御による能動的びびり振動抑制

使用无传感器切削力估计的实时主轴速度控制来主动抑制颤振

基本信息

批准号：
19J13204
负责人：
大和駿太郎
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，センサレス切削力推定を応用したびびり振動監視に基づき主軸回転数などのプロセスパラメータを実時間制御することで，付加的センサやアクチュエータ無しに，機械加工における最重要課題の一つであるびびり振動を自律抑制する知能化工作機械システムの開発を目的とした．最終年度である令和2年度では，特に（１）:正弦波主軸速度変動（SSSV）による自律型びびり振動抑制システムの開発，（２）:パラレルエンドミル加工における主軸回転速度差制御による自律びびり振動抑制に取り組んだ．（１）に関しては，びびり周波数に基づくSSSVの最適設計理論は前年度に構築済みである．本年度は，推定切削力を利用したびびり振動監視と，それに基づく最適SSSVによるびびり振動抑制の一連の機能を大型工作機械に実装・統合した．その結果，推定切削力から加工中にリアルタイム推定したびびり振動周波数に基づきSSSVをin-situ最適設計し，工作機械がびびり振動を自律的に抑制可能であることを確認した．また，提案したSSSVの理論を応用し，パラレル旋削加工における揺動加工法（上下工具を工作物円周上に揺動運動させることでびびりを抑制する加工法）の最適設計にも展開させた．（２）におけるパラレルエンドミル加工では，びびり周波数に基づき計算されるびびり振動位相差が上下工具間で逆位相になるように主軸回転数差を与えることで，びびり振動をキャンセレーションすることを試みた．パラレルエンドミル加工におけるプロセスモデル・時間領域シミュレーションを構築し，その有効性を理論的に解析するとともに，加工中の推定切削力からリアルタイム推定したびびり周波数に基づき回転数差を適応制御するシステムをマルチタレット工作機械に実装した．その結果，加工状態の変化（つまり，びびり周波数の変化）に対応しながら，びびり振動をロバストに抑制可能であることを確認した．

This study では, センサレス cutting push set を応 with したびびり vibration monitoring に base づき spindle back to planning several などのプロセスパラメータを be time royal することで, plus the センサやアクチュエータ no しに, Machining における the most important topic のつであるびびりを self-discipline suppress する can know the working machinery システムの open 発を purpose とした. Final year である make and 2 year では, trevor に (1) : sine wave spindle speed - move (SSSV) による self-discipline type びびり vibration suppression システムの発, (2) : パラレルエンドミル processing における spindle back to poor planning speed suppression による self-discipline びびり vibration suppression に group take りんだ. (1) に correlation てて, びびびび frequency に basis づくSSSV に optimal design theory に previous year に construction みである. は this year, the presumption を cutting force using したびびり vibration monitoring と, それに base づく optimum SSSV によるびびり vibration suppression のの function in a row を large work machinery に be installed, integrated した. その as a result, the presumption of cutting force から processing in にリアルタイム presumption したびびり vibration cycle for に base づき SSSV を the in - situ し optimum design, mechanical work がびびり vibration を self-discipline に inhibition may であることを confirm した. また, proposal した SSSV の theory を応し, パラレル rotary cut processing における揺 dynamic processing method (top and bottom tool を work content has drifted back towards ¥ week に揺 dynamic movement させることでびびりを inhibit する) processing method the optimal design にのも expand させた. (2) におけるパラレルエンドミル processing では, びびり cycle for に base づき computing されるびびり vibration a が difference between upper and lower tool で inverse phase になるように spindle back to poor planning several を and えることで, びびり vibration をキャンセレーションすることを try みた. パラレルエンドミル processing におけるプロセスモデル, time domain シミュレーションを build しその is sharper sex を theory analytical すにるとともに, Presumption の cutting force in machining からリアルタイム presumption したびびり cycle for に base づき back to poor planning several を optimum 応 suppression するシステムをマルチタレット working machinery に be loaded した. その as a result, the machining status の variations (つまり, びびり cycle for の variations) に応 seaborne しながら, びびり vibration をロバストに inhibition may であることを confirm した.