次世代超精密工作機械のための変形シミュレ-ションと制御

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02302040
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 森脇 俊道 神戸大学, 工学部, 教授 (00031104)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷 泰弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80143527) ; 大石 進 青山学院大学, 理工学部, 助教授 (70094258) ; 樋口 俊郎 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10111569) ; 堤 正臣 東京農工大学, 工学部, 教授 (90108217) ; 古川 勇二 東京都立大学, 工学部, 教授 (10087190)
• Keywords: 超精密加工 / 超精密工作機械 / 微小変形 / 熱変形 / 加工精度 / シミュレ-ション / 変形制御

Research Abstract

次世代超精密工作機械の変形シミュレ-ションと制御方法論の確立を目的として,平成2年度は,以下の項目について検討を行った。
1.工作機械の熱変形シミュレ-ションシステムの開発
超精密工作機械の変形シミュレ-ションを実行するための基礎解析として,工作機械本体の熱変形を評価するシステムを,有限要素法を用いて開発した。このシステムは,周囲の気温ならびに工作機械表面各部の温度分布に基づき,工作機械全体の温度分布を求めるとともに,この温度分布による熱変形を予測するものである.このシミュレ-ションシステムを用いて実際の工作機械の熱変形解析を行うとともに,実験値と比較した.この結果,温度分布ならびに変形量とも解析値と実験値は比較的よく一致した.
2.創成運動誤差が加工精度に与える影響の解析
工作機械各部の微小変形に起因する加工誤差を理論的に評価する手法を開発するため,切削加工における送り運動誤差より生じる加工面の幾何学的誤差を評価する方法を開発した.この手法は,複雑な送り運動軸の組合せを考慮しているため,曲面加工を含む広範囲の超精密加工プロセスに対して適用できると考えられる.また,この手法をいくつかの曲面加工プロセスに適用し,送り運動誤差が加工面の幾何学的誤差に与える影響を評価した.
3.超精密超微小制御機構に関する検討
超精密工作機械の制御に必要となる超精密超微小制御機構について調査研究を行った.特に,工具と工作物間の相対変位を補正するための直線運動ならびに位置決め制御機構について検討した.また,このような制御機構に不可欠な高剛性,高分解能,高応答性を有するアクチュエ-タについても分析,整理を行った.

Research Products

• [Publications] T.Moriwaki: "Effect of Cutting Heat on Machining Accuracy in UltraーPrecision Diamond Turning" Annals of the CIRP. 81-84 (1990)
• [Publications] 森脇 俊道: "マシニングセンタ-の熱変形解析" 精密工学会1990年度関西地方定期学術講演論文集. 101-102 (1990)
• [Publications] T.Moriwaki: "Improving Machining Accuracy in Turning with use of Tool Holder made of Superーinver" Proc.of Int.Conf.MECH'91.
• [Publications] 森脇 俊道: "環境温度変化によるマシニングセンタの熱変形" 日本機械学会論文集、C編.
• [Publications] 森脇 俊道: "工作機械の精度設計に対する解析的アプロ-チ(創成運動誤差に伴う加工面の誤差の解析)" 日本機械学会論文集、C編.