耐遠心力性を付与した超高速主軸対応工具把持メカニズムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650131
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 清水 伸二 上智大学, 理工学部, 教授 (70146801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 治久 上智大学, 理工学部, 助手 (40276514)
• Keywords: 高速主軸 / 工具把持メカニズム / 耐遠心力性 / 高精度 / 高剛性 / くさび機構 / 有限要素法解析 / 接触解析

Research Abstract

高精度・高能率な機械加工を実現するために,工作機械の高速化が進められてきている.この高速切削技術においては,主軸高速回転に対応した高性能な工具把持メカニズムの開発が不可欠である.これに対して,高速回転への対応を考慮した新しいツールインタフェースが提案されてきているが,いまだ十分なものは無い.
そこで本研究では,超高速回転時の遠心力による悪影響を防止して,工具を高精度・高剛性に把持できる新たな工具把持メカニズムの開発を試みている.
本年度は,まず最初にこの超高速主軸対応工具把持メカニズムの基本構造を,3次元CADを応用して設計した.この工具把持メカニズムは,複数のくさび機構を組込んだ工具直接把持方式とし,くさび機構によるクランプ力の増力と遠心力の把持力への転用を可能にする構造とした.この際,遠心力の影響を補正するためのくさびの作用を確実にするために,遠心補正くさびガイド機構を組み込むこととした.
さらに,上で設計した工具把持メカニズムの各種の特性を評価するために,有限要素法解析を行った.この解析は,構成部品同士の接触を考慮した解析を行う必要があり,まずそのための解析法を確立した.その手法を用いることにより,本研究において設計している工具把持機構が十分に把持力を伝達するとともに,工具の軸方向に幅広く把持圧力を作用させることができることを確認できた.さらに,高速回転下での挙動について解析した結果,くさび機構による遠心力の把持力への転用が可能であることを確認できた.

Research Products

• [Publications] 清水伸二, 他2名: "ミーリングチャック高速回転時の把持力低下防止機構の提案"第3回日本機械学会生産加工・工作機械部門講演会講演論文集. No.01-20. 73-74 (2001)
• [Publications] 清水伸二, 他2名: "超高速回転対応エンドミルチャッキング機構の提案"2002年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (印刷中). (2002)