2020 年度研究成果報告書

磁気軸受と玉軸受で支持されるハイブリッド主軸によるエンドミル工具のびびり振動抑制

研究課題

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研究課題/領域番号	18K03878
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分18020:加工学および生産工学関連
研究機関	鹿児島大学
研究代表者	近藤英二鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (10183352)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	びびり振動抑制 / 小径エンドミル / 動的コンプライアンス / ハイブリッド主軸 / 制御磁気軸受
研究成果の概要	本研究は、主軸後方の軸受を玉軸受、前方の軸受を磁気軸受にすることによって主軸の運動を制御できるハイブリッド主軸を用い、細長い小径エンドミル先端の動コンプライアンスを改善することでびびり振動を抑制することを目的としている。実験機では首下の長いツールホルダの先端にケイ素鋼板円筒部を圧入し、その外周に電磁石を配置して制御磁気軸受とした。２次の振動モードの根の実部が３倍になるように極配置法により状態フィードバックベクトルを設計し、打撃試験により、１/３以下になることが確認できた。また切削実験では、びびり振動の発生限界は２倍以上になることが確認できた。
自由記述の分野	切削加工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の学術的背景はエンドミル加工におけるびびり振動の発生であり、ハイブリッド主軸を用い、制御磁気軸受により細長い小径エンドミル工具のびびり振動を抑制することができないか、というのが研究課題の核心をなす学問的「問い」である。本研究で導入するハイブリッド主軸は、旋盤などの他の工作機械への適用が可能であり、工作機械の主軸の設計方法にイノベーションをもたらすことが期待できる。