レーザビームの透過光方式によるスピンドル熱変位の直交3成分実時間同時評価システム

激光束透射光法主轴热位移三正交分量同时实时评估系统

基本信息

批准号：
08650158
负责人：
山田隆一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagaoka 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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

工作機械スピンドル部の三次元的熱変形挙動を光学的かつ定量的に計測・評価できるシステムを開発することを目的として本研究を遂行し,以下の成果を得た.1.測定治具としてスピンドル部に装着したテストバ-の変位を,小径レーザビームの透過光方式を応用し,運転中にリアルタイムで直交三成分同時に評価する方法を考案した.2.軸方向の変位測定には小球と楕円断面形状ビームを用いた.この結果,テストバ-が半径方向に±30μm程度移動しても,軸方向の測定精度には影響を及ぼさなかった.3.開発システムの測定精度は環境温度の影響を考慮しない場合,軸方向が2μm,半径方向が3μm程度であった.4.測定中環境温度の影響を受けるので,測定精度を高めるためにはレーザ発振器の温度制御を行うなどの方法を用いて,レーザ出力を長時間にわたって安定させることと,熱膨張の小さな装置構造にする必要がある.5.パーソナルコンピュータと本測定装置をオンライン接続する自動測定システムを構築した結果,長時間に及ぶ熱変位を機械運転中無人かつリアルタイムに測定・評価できた.6.出力安定性を高め,熱膨張に強い対称構造とした改良型システムの通常環境中での性能は,測定精度1μm,測定範囲0.4mm,光学系の熱安定性0.2μm/℃であった.7.開発システムで測定実験を行った結果,スピンドル部の熱変位の時定数と強制冷却の効果を同定することができた.したがって,本システムを用いて熱変位を補正するためのフィードフォワード冷却システムを構築することが可能になると思われる.以上のことより,本研究で開発した熱変位評価システムは十分な実用性を有していることが確認できた.

进行这项研究的目的是开发一个可以测量和评估机床主轴截面的三维热变形行为的系统，以光学和定量地进行，并获得以下结果。1。该方法设计用于同时评估使用小直径激光束传输方法作为测量工具的测试栏的位移，并在操作过程中实时评估三个正交组件的方法。2。使用小球和椭圆横截面进行轴向位移测量。结果，即使测试棒在径向方向上移动约±30μm，也不会影响轴向测量精度。3。未考虑开发系统的测量精度，轴向方向约为2μm，径向方向约为3μm。由于在测量过程中会影响环境温度，因此使用诸如控制激光振荡器的温度之类的方法来提高激光输出来提高测量精度。のです。英语：必须稳定系统并创建具有较小热膨胀的设备结构。5。将个人计算机连接到该测量设备的自动测量系统的构建，可以在机器操作期间实时测量和评估长期的热位移。6。改进的系统的性能提高了输出稳定性，并且具有抗热膨胀能力的对称结构，在正常环境中为1μm，测量精度为0.4 mm，光学系统的热稳定性为0.2μm/°C.7。在开发系统中进行的测量实验，可以确定纺锤体中热位移的时间常数以及强制冷却的效果。因此，人们认为可以构建一个使用该系统的馈电冷却系统来校正热位移。从以上，可以证实这项研究中开发的热位移评估系统足够实用。