超精密工作機械の熱変形制御に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450060
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 森脇 俊道 神戸大学, 工学部, 教授 (00031104)
• 研究分担者: 樋野 励 神戸大学, 工学部, 助手 (80273762) ; 柴坂 敏郎 神戸大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (80094530) ; 社本 英二 神戸大学, 工学部, 助教授 (20216146)
• キーワード: 超精密工作機 / 熱変形 / 超精密切削加工 / 空気静圧軸受 / 高精度化 / 伝達関数 / たたみこみ積分 / 周囲気温

研究概要

本研究では、超精密工作機械のさらなる加工精度の向上を目的として、種々の熱源に起因する工作機械の熱変形に対する補正を行い、加工精度を補償するための方法論の確立を目的とする。提案する方法論は、基本的な正面旋削加工機に対して実験により検証する。
平成11年度は、主として以下の2項目について研究を行った。
(1)周囲気温の変化と主軸回転数の変化を考慮した熱変形補正方法の検討
超精密切削加工に使用する工作機械に搭載されている主軸は、圧縮空気により支持される空気静圧軸受けを採用している。昨年度は主軸回転数の変化よって熱伝達特性が変化するため、周囲気温変化に対する変形挙動にも変化が生じることを明らかにした。本年度はさらに詳細な検討を行い、周囲気温の変化と主軸回転数の変化の関係について実験的に明らかにした。また代表的な主軸回転数の下で、周囲気温の変化に対する工具刃先と被削材との相対変位との関係を伝達関数の形で実験的に求めておき、この関係に基づき加工中に生じる加工誤差の推定を行う手法を確立した。
(2)切削実験による超精密工作機械の熱変形制御の確認
これまでの研究を総合し、個々に推定した熱変形量をもとに実際の切削の場における加工誤差を推定し、アルミニウム合金に対する平面旋削に対する誤差補正を行って加工精度の向上を確認した。

研究成果

• [文献書誌] 社本英二: "楕円振動切削加工法(第2法)-振動条件の影響に関する検討-"精密工学会誌. Vol.65,No.3. 411-417 (1999)
• [文献書誌] 社本英二: "楕円振動切削加工法(第3法)-三次元切削への適用と実用的諸効果の検討"精密工学会誌. Vol.65,No.4. 586-591 (1999)
• [文献書誌] Eiji Shamoto: "Ultraprecision Ductile Cutting of Glass by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting"Proc.of 1st EUSPEN. 408-411 (1999)
• [文献書誌] Eiji Shamoto: "Ultraprecision Diamond Cutting of Hardened Steel by Applying Elliptical Vibration Cutting"Annals of the CIRP. Vol.48/1. 441-444 (1999)
• [文献書誌] Eiji Shamoto: "Ultraprecision 6-Axis Table Driven by Means of Walking Drive"Annals of the CIRP. Vol.49/1(to be published). (2000)
• [文献書誌] 社本英二: "Walking Driveを用いた超精密XYθテーブルの開発(第1報)-3本足駆動のアルゴリズムと装置-"1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 110 (1999)
• [文献書誌] 社本英二: "Walking Driveを用いた超精密XYθテーブルの開発(第2報)-2本足駆動のアルゴリズムと装置-"1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 111 (1999)
• [文献書誌] 社本英二: "主軸回転数変動によるエンドミル加工時の再生型びびり振動の抑制"1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 207 (1999)
• [文献書誌] 社本英二: "鋼の超精密楕円振動切削加工"日本機械学会[No.99-2]第1回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集. 179-180 (1999)
• [文献書誌] 社本英二: "超音波楕円振動切削加工法による超精密微細金型加工"1999年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 182 (1999)