2014 Fiscal Year Research-status Report
次世代マイクロ・ナノ加工を実現するための剛性可変型エアタービンスピンドルの開発
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26420092
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
加藤 友規 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (20390429)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機械要素 / マイクロナノ加工 / 静圧空気軸受 / 超精密加工 / 油空圧機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は超精密切削・研削加工に用いられる静圧空気軸受エアタービンスピンドルの回転数と剛性の制御に関するものである．加工形状の複雑化・微細化にともない，小径エンドミルによる高回転高送りミーリングが行われている．それに伴い，さらなる高回転化が可能なエアタービンスピンドルが期待されている．その反面，トルクが小さく切削抵抗により回転数が変動・減少し，加工精度や工具摩耗を劣化させることが懸念されている．これに対し先行研究では，超精密高速応答圧力レギュレータ(HPQR)によるエアタービンスピンドルの回転数制御加工を行い，回転数減少の抑制効果があることを確認している. これに基づき今年度の研究では，回転数変動による工具摩耗への影響および，摩耗量推定の可能性について実験・検討を行い，以下のような結論を得た．
(1) Semi-Dry 加工により安定的な工具摩耗を実現した. (2) 安定した工具摩耗進行状態では回転数変動による工具摩耗進行の差はない. (3) 供給圧から加工中の工具摩耗量を推定できる可能性が高い． (4) 回転数を制御することにより，エアタービンスピンドルを用いて粗加工，仕上げ加工のどちらにも対応できる可能性がある． (5) 回転数の制御を行い，加工時の回転数が安定しただけでなく，回転数が安定するま での待ち時間が減少し，省エネルギー化が実現可能である．
なお，エアタービンの静圧空気軸受のスラスト・ラジアルのそれぞれの方向の剛性を加工中に制御することを目的に，スラスト・ラジアルのそれぞれの軸受の供給空気を独立して管理可能なエアタービンスピンドルを設計・製作し，基礎的な特性を測定した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
まず，予算は計画通り執行した．研究内容としては，本研究の当初の計画のうち，平成２６年度の計画であった，
１．静圧エアスピンドルへの供給圧制御系の構築
２．供給圧が高速・精密に可変であることを前提とした静圧スピンドルの設計と性能試験
を概ね実施することができ，当初計画では平成２７年度の計画であった
３．切削加工実験と評価（高剛性化の評価）
についても，一部を実施することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度に新規に設計製作した静圧空気軸受エアタービンスピンドルについて，計画では「心振れは，非接触変位計と加速度センサを用いて，SPAM法（Single Point Asynchronous error Motion）により測定し，心振れが5nm以内に入るように調整」することとなっているが，この部分の調整が継続課題として残っており，平成２７年度に早急に実施する予定である．
「切削加工実験と評価（高剛性化の評価）」および「NPD工具ツルーイング研削加工と工具形状の評価（低剛性化の評価）」については，本学の次世代マイクロナノ金型開発センター・長崎大学矢澤研究室・東芝機械株式会社などからご協力を得ながら，平成２７年度中に順次進めていく計画である．
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Research Products
(10 results)
