静圧エアスピンドルのロータ曲げ振動モードの減衰比の向上に関する研究

提高静压气主轴转子弯曲振型阻尼比的研究

• 批准号: 06750140
• 负责人: 山本 浩
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 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: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750140/
• 关键词: 静圧エアスピンドル; 剛性; 減衰

本研究は静圧エアスピンドルのロータの曲げ振動モードに着目し,スピンドルロータの構造および気体膜特性が曲げ振動モードの減衰比におよぼす影響を明らかにするとともに、ロータの曲げ振動モードが静圧エアスピンドルの動剛性におよぼす影響を低減し得るエアスピンドル設計法を明らかにした。研究実績の概要は以下の通りである。1.2重構造ジャーナルを試作し,固有振動数およびモード減衰比を測定した結果,圧入しめしろが大きくなるほど固有振動数は高くなり、モード減衰比は低くなるが、その値は最大でも0.01程度であり、気体膜に起因する減衰能に比べさほど高くないことを明らかにした.2.有限要素法によるスピンドルの各部材の構造解析プログラムと、潤滑理論に基づく気体膜圧力の数値解析プログラムを結合し、エアスピンドル全体の振動解析プログラムを作成した。そして以前試作した格子形溝静圧エアスピンドルの固有振動数と減衰比を計算し、実験結果と比較検討することにより、数値解析の妥当性を明らかにした。また、曲げの固有振動数近傍で気体膜減衰を最大限に高めても曲げ振動モードの減衰比はさほど高くできないことを明らかにした。3.エアスピンドルのスラストおよびラジアル方向に特定のスペクトル分布を有する研削加工力が作用する場合について、加工点の振動振幅の2乗平均値を最小とし得るスラストおよびラジアル軸受面寸法の最適な組合せおよび軸受剛性と減衰比の最適な組合せを選択する静圧エアスピンドルの簡易設計法を明らかにした。そして、ロータの曲げが支配的となる振動モードの最低次の固有振動数を7kHz程度とすることにより、5kHz以下の周波数領域において高い動剛性を有する静圧エアスピンドルが実現できることを示した。

This study aims to reduce the influence of static pressure, vibration and structure on the attenuation ratio of static pressure and vibration. A summary of the results of the study is provided below. 1.2 As a result of the measurement of the natural vibration number and the attenuation ratio of the heavy structure, the natural vibration number is high, the attenuation ratio is low, the maximum value is 0.01, the attenuation ratio of the gas film is high, and the structure analysis of each component of the finite element method is high. Lubrication theory is based on the numerical analysis of body membrane pressure. The calculation of the natural vibration attenuation ratio of the lattice groove static voltage and the calculation of the natural vibration attenuation ratio of the lattice groove static voltage The maximum attenuation ratio of the natural vibration of the body film is higher than that of the vibration of the body film. 3. When the grinding force is applied to a specific grinding force distribution in a certain direction, a simple design method is proposed to minimize the two-dimensional average value of the vibration amplitude at the machining point. The lowest natural vibration frequency of the frequency range below 7kHz is determined by the static pressure of the frequency range below 5kHz.

项目成果

山本 浩,小野 京右,都築正浩: "部材の弾性変形を考慮した静圧気体軸受の振動解析" 日本機械学会第72期通常総会講演会講演論文集. (3月発表予定). (1995)

Hiroshi Yamamoto、Kyosuke Ono、Masahiro Tsuzuki：“考虑构件弹性变形的静压气体轴承的振动分析”日本机械工程师学会第 72 届普通大会论文集（计划于 3 月发表）。

山本 浩,小野 京右,都築正浩: "動剛性の向上を図った静圧エアスピンドルの開発" 日本機械学会第72期通常総会講演会講演論文集. (3月発表予定). (1995)

Hiroshi Yamamoto、Kyosuke Ono、Masahiro Tsuzuki：“开发具有改进动态刚度的静压空气主轴”日本机械工程师学会第 72 届普通大会记录（计划于 3 月发表）（1995 年）。