Smart turning technology realized by automatic identification of dynamic compliance and automatic suppression of regenerative chatter

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K13670
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 早坂 健宏 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70779917)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 動コンプライアンス / びびり振動

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，びびり振動の自動抑制を可能とする革新的スマートターニング（旋削）技術の開発に取り組んだ．びびり振動は，振動源となり得る機械構造の動コンプライアンスがゲインの一つとなっている．この動コンプライアンスを含めたパラメータが分かっていれば，びびり振動が成長するか否かの臨界の切削幅の推定が可能となり，その幅以下とすることでびびり振動の抑制が可能となる．一般的には，動コンプライアンスは事前のインパルス応答試験などによって求められるが，専門知識と時間が必要であり，実用的にはハードルが存在する．そこで本研究では，旋削開始時のランプ状の切削力が広い周波数帯域の入力を含んでいることに着目し，その力によって発生した機械構造の振動をその力で割ることで，切削中に動コンプライアンスを同定する技術を開発する．
本研究でははじめに解析的な検討を実施し，ランプ状の切削力入力とそれによる機械構造の振動変位を用いて得られる動コンプライアンスについて分析した．この分析から，得られる動コンプライアンスは現在の振動がフィードバックされたものであることが分かり，これによる付加的な剛性を含んだ動コンプライアンスであることが分かった．次にこの技術を突っ切り加工で検証し，本手法で得られた動コンプライアンスと従来技術で得られた動コンプライアンスが概ね一致していることを確認した．また，得られた動コンプライアンスは切削中の現在の振動による切削プロセスの付加的な剛性を含んだものであることが判明した．今後は，実用的な三次元切削や工作機械の内部情報などを利用した動コンプライアンス自動同定技術に応用する．