位置制御型アクティブレストによる高能率高精度円筒研削に関する研究

本研究の目的は,とくに剛性の低い細長工作物の円筒研削において研削能率・研削精度を低下させる原因となっている,研削力による工作物のたわみ,びびり振動、断続研削現象などを抑制するために、新しく考案した、いずれの半径方向にも工作物支持剛性が高く,しかも,常に工作物が無歪みの状態(研削前の工作物本来の姿)で回転できるように支持する位置制御型アクティブレストを設計・試作し,これを研削実験に用いて,その性能を明らかにすることであった。今までの研究経過と得られた成果は次の通りである。(1)研究の準備段階として,圧電素子をアクチュエータとする簡易型の同種アクティブレストを設計・試作した。(2)この簡易型アクティブレストを,円筒研削盤に登載し,空研削実験において作動原理の実現可能性を確認した。すなわち,空転時の工作物の回転振れと工作物把時空転時の回転振れとを精度1μm以内にすることができた。(3)この制御結果は,プランジ研削(テーブル停止)およびトラバース研削(テーブル往復)の両モードで,ほぼ同じであった。(4)ついで,研削実験を行い,アクティブレストの有効性を検討した。とくに,工作物回転速度が100rpm以下の低速域では,制御性能が良好で,びびり振動や断続研削現象が生じなかった。また,研削精度の真円度,円筒度もほぼ数μm以内であった。(5)しかし、工作物回転速度が100rpm以上の高速域では,制御性能が劣化し,研削精度が5〜10μmになるものがあった。この原因は,主に,制御周期が15msと比較的長いこと,およびアクティブレストの応答性が低かったためと思われる。(6)そこで,制御周期を短縮するため,DSPを導入することにした。また、アクチュエータとして,当初,サーボモータ駆動によるサーボアクチュエータの使用を計画していたが,応答性の点では,圧電素子の方が優れており、したがって,これを用いた簡易型アクティブレストを引き続き使用することにした。

本研究の目的は,とくに剛性の低い細長工作物の円筒研削において研削能率・研削精度を低下させる原因となっている,研削力による工作物のたわみ,びびり振動、断続研削現象などを抑制するために、新しく考案した、いずれの半径方向にも工作物支持剛性が高く,しかも,常に工作物が無歪みの状態(研削前の工作物本来の姿)で回転できるように支持する位置制御型アクティブレストを設計・試作し,これを研削実験に用いて,その性能を明らかにすることであった。今までの研究経過と得られた成果は次の通りである。(1)研究の準備段階として,圧電素子をアクチュエータとする簡易型の同種アクティブレストを設計・試作した。(2)この簡易型アクティブレストを,円筒研削盤に登載し,空研削実験において作動原理の実現可能性を確認した。すなわち,空転時の工作物の回転振れと工作物把時空転時の回転振れとを精度1μm以内にすることができた。(3)この制御結果は,プランジ研削(テーブル停止)およびトラバース研削(テーブル往復)の両モードで,ほぼ同じであった。(4)ついで,研削実験を行い,アクティブレストの有効性を検討した。とくに,工作物回転速度が100rpm以下の低速域では,制御性能が良好で,びびり振動や断続研削現象が生じなかった。また,研削精度の真円度,円筒度もほぼ数μm以内であった。(5)しかし、工作物回転速度が100rpm以上の高速域では,制御性能が劣化し,研削精度が5〜10μmになるものがあった。この原因は,主に,制御周期が15msと比較的長いこと,およびアクティブレストの応答性が低かったためと思われる。(6)そこで,制御周期を短縮するため,DSPを導入することにした。また、アクチュエータとして,当初,サーボモータ駆動によるサーボアクチュエータの使用を計画していたが,応答性の点では,圧電素子の方が優れており、したがって,これを用いた簡易型アクティブレストを引き続き使用することにした。