JP2013188827A - 工作機械の機械剛性測定用起振ツール及び工作機械の機械剛性測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工作機械の機械剛性測定用起振ツール1は、工作機械の主軸に装着可能な装着部としてのホルダ部2と、そのホルダ部2に同軸で連設され、ホルダ部2より大径の軸部3と、その軸部3の端部に同軸で連設され、軸部3より大径の円盤部4と、を備え、円盤部4における偏心位置に、透孔9を形成してなる。
【選択図】図1
Description
そこで、特許文献1において、主軸に、主軸の回転中心に対して重心位置が偏心するアンバランスマスタを取り付け、主軸の回転に伴うアンバランスマスタの振れ量を振れ量測定器で測定して、回転速度計で測定した主軸の回転速度と、振れ量測定器によって測定した振れ量との関係に基づいて、主軸の動剛性を算出する方法及び装置が開示されている。
また、特許文献1の測定方法では、アンバランスマスタ先端と根元との振れ量を、振れ支点とアンバランスマスタ先端との距離との比例関係で求めて、軸方向の位置ズレ誤差を無視している。ところが、例えば図10(A)に示す主軸40において、装着したツール41に負荷が加わった場合は、同図(B)に強調して示すように、軸受42,42のたわみ、主軸40の曲げ、ツール結合部43のたわみ、ツール41自身のたわみの影響があるため、測定箇所の位置ズレ誤差は無視できない。すなわち、このアンバランスマスタでは、剛性が不足する問題があるため、切削時における主軸及び主軸以外の各部の動剛性を正確に測定することができないものであった。
上記目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、工作機械の機械剛性測定方法であって、工作機械の主軸に請求項1に記載の機械剛性測定用起振ツールを装着し、前記工作機械の任意の部位に振動センサを取り付けて、前記主軸の回転速度を変化させた際の振動を測定し、得られた測定値と計算で求めた起振力とから前記部位の動剛性を求めることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、工作機械の機械剛性測定方法であって、工作機械の主軸に請求項1に記載の機械剛性測定用起振ツールを装着し、前記主軸の回転速度を変化させた際の前記起振ツールの振れ量を測定し、得られた測定値と計算で求めた起振力とから前記主軸の動剛性を求めることを特徴とするものである。
図1,2は、機械剛性測定用起振ツール(以下単に「起振ツール」という。)の一例を示す説明図である。この起振ツール1は、工作機械である立型マシニングセンタの主軸に装着される装着部としてのホルダ部2と、ホルダ部2の前方(図1の左側)に連設される軸部3と、その軸部3の前端に連設される円盤部4とからなる。
また、軸部3は、テーパシャンク5の前端径よりも大径の円形軸となっている。
さらに、円盤部4は、軸部3よりも小径で形成される連結軸8を介して軸部3と同軸で形成されており、円盤部4の偏心位置には、円盤部4の軸線と平行な軸線を有する透孔9が穿設されて、起振ツール1をアンバランスとしている。この透孔9は、主軸回転系に内在するアンバランスより十分大きなアンバランス(例えば20倍)を生じさせる大きさを有している。なお、軸部3及び連結軸8は、測定時に円盤部4の振れの測定値に影響を与えない剛性を有する寸法としている。
立型マシニングセンタ10において、11はベッド、12はサドル、13はコラムで、コラム13の前方には、主軸部15を下向きに備えた主軸頭14が設けられている。
この立型マシニングセンタ10に対し、まず、S1において、振動測定装置をセットする。すなわち、図3,4に示すように、加速度センサ30を測定したい部位に取り付けて、加速度センサ30を振動計31に接続することでなされる。ここでは主軸部15の下端に設けられて回転しない主軸キャップ16の外周面に加速度センサ30が取り付けられる。
次に、S3において、主軸17を、設定された回転数(例えば6000rpm)で回転させて、S4で振動加速度の測定を行う。この測定は、回転数を所定量(例えば500rpm)ずつ変化させながら複数回行う(S5〜S6)。
このように、ここでは起振ツール1を用いて加速度センサ30を取り付けた位置での動剛性を容易に測定することができる。
まず、S11において、振動測定装置をセットする。すなわち、図8,9に示すように、主軸部15の後方で主軸頭14の下面に、着脱可能なセンサ保持具32を介して非接触変位センサ33を取り付けて、非接触変位センサ33を変位計34及び記録計35に接続することでなされる。次に、S12において、主軸17に起振ツール1を取り付ける、この状態で、非接触変位センサ33は、起振ツール1の円盤部4と同じ高さで円盤部4の周面に検出面を近接させた状態で保持される。
そして、S20で測定が終了したら、S22では、起振ツール1のアンバランス量と回転数とから起振力を算出し、続くS23で、主軸動剛性を算出する。
このように、ここでは起振ツール1を用いて主軸17の動剛性を容易に測定することができる。
勿論加速度センサの取付位置は主軸キャップに限らず、コラムの側面等の任意の部位を選択できる。
Claims (3)
- 工作機械の主軸に装着可能な装着部と、その装着部に同軸で連設され、前記装着部より大径の軸部と、その軸部の端部に同軸で連設され、前記軸部より大径の円盤部と、を備え、前記円盤部における偏心位置に、透孔又は切欠部を形成したことを特徴とする工作機械の機械剛性測定用起振ツール。
- 工作機械の主軸に請求項1に記載の機械剛性測定用起振ツールを装着し、前記工作機械の任意の部位に振動センサを取り付けて、前記主軸の回転速度を変化させた際の振動を測定し、得られた測定値と計算で求めた起振力とから前記部位の動剛性を求めることを特徴とする工作機械の機械剛性測定方法。
- 工作機械の主軸に請求項1に記載の機械剛性測定用起振ツールを装着し、前記主軸の回転速度を変化させた際の前記起振ツールの振れ量を測定し、得られた測定値と計算で求めた起振力とから前記主軸の動剛性を求めることを特徴とする工作機械の機械剛性測定方法。
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