びびり振動回避のためのアクティブ剛性制御システムの開発
| Project/Area Number |
20K14631
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
林 晃生 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (50734430)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
|
|---|
| Keywords | 工作機械 / びびり振動 / 剛性制御 / 安定限界線図 / 機械加工 / 振動制御 / 振動特性 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
切削加工時に発生するびびり振動は，製品の仕上げ面性状に大きな悪影響を及ぼす現象であり，現状では切削条件（切り込み深さまたは主軸回転数）を変更することで，びびり振動の発生を回避している．だが，この手法は加工能率が低下するため，生産現場では有効な手段とはいえない．また，びびり振動は切削振動と機械振動の共振によって発生するが，振動特性を自在に変更できる工作機械は存在しない．そこで本研究では，加工中に工作機械の剛性を変化させ，機械自体の振動特性を制御する「アクティブ剛性制御システム」を構築し，同一の切削条件下でもびびり振動を生じさせず，加工能率に影響を及ぼすことのないびびり振動の回避を実現する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では加工時におけるびびり振動の発生を工作機械の剛性制御により回避・抑制する手法の提案とシステムの開発を目的とし，研究を遂行した．
昨年度，加工試験により提案手法の有効性を示した結果は，International Journal of Automation Technologyに論文投稿し，採択・掲載された．Study on Method for Avoiding Chatter Vibration by Changing Machine Tool Rigidity，2022 年 16 巻 6 号 p. 853-861 DOI https://doi.org/10.20965/ijat.2022.p0853
本年度の研究では，申請書の研究実施計画で述べた① 工作機械の剛性マトリクスの作成および④ アクティブ剛性制御システムの構築に主に取り組んだ．
①については，FEMによる感度解析から，モデル内の剛性パラメータを変更し，剛性制御の効果が得やすいフレームの設置位置の検討を行い，加工実験によりシミュレーション結果の妥当性を検証した，この結果は，2022年11月に開催されたICPE2022にて学会発表を行った．これを基に，つぎのアクティブ剛性制御を行うフレーム位置および剛性の変更範囲を検討した．
また昨年度に確認した剛性制御による各条件での加工結果と上記の解析結果から，④アクティブ剛性制御システムの設計と開発を行い，リアルタイムに剛性を制御し，加工中のびびり振動の回避が可能な工作機械を設計した．しかしながら，半導体不足の影響を受けモータおよびコントローラ・ドライバの納品が半年以上かかる状況で，工作機械への実装は延期となった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要の概要にも記載したが，剛性をリアルタイムに制御するためのモータ等の装置一式が納期遅れにより，製作・実装が困難となった．このことから研究機関の延長申請をさせていただいた．
|
| Strategy for Future Research Activity |
剛性制御システムの設計と開発を行い，リアルタイムに剛性を制御し，加工中のびびり振動の回避が可能な工作機械を設計する．制御装置の実装と実験によるびびり振動の回避を検証する．
|
Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
