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マシニングセンターの工具にかかる力
- マシニングセンターの工具にかかる力についての質問です。
- マシニングセンターのモーターにはトルク検出器が付いているのでしょうか？もしそれがあれば、切り込み量や周速を調整する機能があれば生産性が向上するでしょうか？
- チャックの根元でモーター軸にトルクセンサーを入れて、動的にトルククラッチ動作を想定した研削加工について、生産性向上が得られるのかを質問しています。
- マシニングセンター
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回答(5)再出 小生は、オークマさんの加工ナビまでは敢えて触れませんでし たが、回答(6)さんで話題に出たので、お節介をば。 工作機械業界で最近ホットな技術～安定限界線図 http://www.okumamerit.com/article/no21/index.html （"安定限界線図"で検索するといろいろな文献がヒットします） 大雑把に言うと、任意の切削条件で加工した時の、騒音（マイク で拾う）または振動（加速度ピックアップで拾う）を測定し、 周波数分析を行ない、安定限界線図と照らし合わせて、主軸回転 速度を最適に自動調整します。 機械の共振周波数近傍にスイートスポットがあり、よりビビり にくい安定加工領域があるそうです。 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ ＞↑のオークマのは振動センサ等でビビリを早期に検出して ＞ビビリが大きくなる前に主軸速度を変更するようですね この例ですと主軸速度でビビリをある程度制御しているのでは 無いでしょうか？ ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ びびりの初期に最適な回転速度に変更することで、びびりが拡大 することなく、抑え込むことができるそうです。 マシニングセンタにおける突き出しの長い工具での加工や、CNC旋盤 における細長いワークの加工などで、威力を発揮するそうです。 以上オークマさんの受け売りです。 （展示会で説明を聞いて感心しました）
その他の回答 (10)
＞＞もし付いていれば、・・・ ＞＞・・・加工生産性は向上しますか？ 工具寿命や加工条件が解らないユーザには、有効だと思います。 が、通常のユーザさんは、工具の使い方をよく知っています。 工具の能力を使い切るプログラムをします。 プログラム（ＣＡＭも）は・・ 工具負荷が多くなったから 条件を落とすではなく、 工具負荷が少ない部分は、条件を上げる・・・だったりします。 加工個数も、工具が傷んだから、加工終了・・・ ではなく、 この工具は・・・これだけ作れるはず！ となります。 なので、プロユーザさんには、工具状態のフィードバックは あまり意味が無く思われます。 エアカットや、予想外の工具折損に反応する機能は有効ですが・・。 昔・・・この手の機能を試してみたのですが、 工具データ（切削負荷など）を収集して行くにつれて フィードバックの必要性に疑問を感じ・・・。
見つけました・・・私が観たTV番組。便利な時代で、直ぐに見つけられました 参考になるんじゃないかな？京大の教授に直接聞くことも可能な訳だし そうそう、フィードフォワード制御よ・・・すっかり忘れてしまっていた
前出の皆様の回答で足りるかも知れませんが。 20年以上前から幾つかの装置が実用化されていますし 前出の機械以外では 装置単体としも販売例はあります。 現在はnet上では見つけられなかったが 古くはダイハツが深穴加工機として 電流の変異を感知して送りを制御する横型ボール盤を販売 また 日本ニューマチックでＭＣ用のユニットとしてオープレックスと言う 商品がありました これはクラッチとエアー回路を使って空回り時に瞬時に信号 を出してマクロを起動して主軸をＲ点などに一旦戻して再度切り込むタイプでした。 研削盤では「ギャップエリミネーター」が一般的 これも電流制御とＡＥ制御の２タイプが主です。 ＣＮＣ研削盤との組み合わせで空研時間の短縮となり生産効率の向上は期待できます。
お礼
ありがとうございます。
11/27(火)のTV番組で丁度、MCのトルク検出と制御というのをやっていました チラっと見ただけでしたが、駆動モーターと別にセンサを設置するのでは無く エンコーダーのようにモーター付属として検出しているようだったようですが それが売りであるかのようで、突っ込んだ研究というより完成されたもの様子 戻って近年の工作機械は高速加工なので、とても異常を検出してから制御して いるのでは間に合わないということで、プログラムを組む段階で熟練工でなく ともマシンと連携したサーバにより蓄積されたdataにより、最適な加工条件が 提供されるというものだったような気がするが、番組名も何Chかも忘れたぁ～ フィードバック制御については従来の制御でまづいという説明だったようです 兎に角、最新の工作機械は至れり付くせりの人工頭脳的なものだと認識した
お礼
ありがとうございます。
http://www.mazak.jp/technology/intelligent/ips.html スピンドルの温度と振動、変位のセンサは内臓してるようだが トルクセンサは見当たりません http://www.okuma.co.jp/onlyone/process/index3.html 「加工ナビM-iは、機械が加工をセンサで検知・解析演算をし、最適な加工が行える主軸回転速度に、瞬時に自動変更します。」 「加工ナビM-gは実際の加工音をマイクで検知し、その解析結果を最適な主軸回転速度の候補としてモニタに表示します。オペレーターは主軸回転速度を確認、ワンタッチで変更することができます。」 と、記載されてますね トルクセンサとは記載されていない 恐らく振動センサかアコースティックセンサの類か？ http://www.moriseiki.com/japanese/products/operating/index.html ビデオカメラは内臓してるが、トルクセンサは見当たりません ただ、常識的に主軸はサーボなので（↑の機種はベクトルインバータではない） 電流フィードバックによるトルク計算はしてる なので、操作パネルにロードメータ（負荷率計）は付いてる 昔から言われてることはワークのビビリを無くすために 主軸回転数の安定性と送り速度の安定性を追求する つまり、負荷変動が有ろうがなかろうが一定回転で回り続けるのが最善策 なので、負荷が増えたからと言って主軸回転数や送り速度を落としてしまっては ビビリが出る可能性が増える 主軸回転数を自動で増減させて加工速度が上がったとしても ワークにビビリで出てしまっては何にもならない タダ単に不良品を量産する速度が上がるだけとも言える ↑のオークマのは振動センサ等でビビリを早期に検出して ビビリが大きくなる前に主軸速度を変更するようですね >経験的にそうなっている気がしているだけではないかと… すいません、ご存知でしょうが私は加工の専門家ではありません ただ、以前はＮＣとかのサーボ調整に携わる事はあったので（リーマン以降はやってませんが） 当時の機械屋さんから言われたのが 「速度安定性をもっと良くしろ、まだビビリが出てる」 だったので その辺りの解説は専門家の方々に譲ります
お礼
ご意見ありがとうございます。 ＞恐らく振動センサかアコースティックセンサの類か？ たぶんそうだと思います 音響スペクトルを分析して、正常かどうかを判断しているのかと。 ＞昔から言われてることはワークのビビリを無くすために ＞主軸回転数の安定性と送り速度の安定性を追求する ＞つまり、負荷変動が有ろうがなかろうが一定回転で回り続けるのが最善策 これには納得できません。 経験的にそうなっている気がしているだけではないかと… ビビリが出る時にはトルクも変動して共振してるのでは？ ＞なので、負荷が増えたからと言って主軸回転数や送り速度を落としてしまっては ＞ビビリが出る可能性が増える ビビリが出る前に、主軸回転数や送り速度を落とした場合でも ビビリが出る可能性が増えるのでしょうか？ ＞↑のオークマのは振動センサ等でビビリを早期に検出して ＞ビビリが大きくなる前に主軸速度を変更するようですね この例ですと主軸速度でビビリをある程度制御しているのでは無いでしょうか？ いろいろ疑問があってすいません。
補足
たびたびありがとうございます。 ＞私は加工の専門家ではありません いえいえご謙遜をｗ。いつも参考にさせていただいております。 半導体のＣＭＰ研磨などではセンシング技術の要素がすごく多くなっていて それが成果に繋がっていますので、機械研削でも同様な要素があるのかなと 思った次第です。
切削負荷に対して必要十分なトルクと回転速度の維持を制御しており、 判りやすい形としてモータ負荷(ロード)がモニターできます。 ・モータ過負荷防止（アラーム停止） ・工具摩耗進行による負荷上昇を検知して、送り速度を自動的に 下げたり、予備工具へ交換 などの機能は、昔から実用されています。 しかし、最適な切削条件は、見て聴いて体感して決定することも重要で あり、モータ負荷のフィードバックだけで自動制御することはなかなか 難しく、生産性向上に寄与するにはハードルが高そうです。 マシニングセンタと書かれているので切削を想定しました．．． 研削機能を有する所謂グラインディングセンタなる機種も有りますが、 主軸負荷の推移で、ドレッシング時期を検知することは行われている と思われます。 いずれにしても目的の回答でないことをお許しを。
お礼
＞いずれにしても目的の回答でないことをお許しを。 いえいえ目的に添っていなくても技術的アドバイスであれば大歓迎です 実際ブレークスルーっぽいものは、別な視点から来ることも多いですし。 ありがとうございます。
どこぞで作っていたような 今は高回転 低切込み 高送りがトレンドです 高送りで機械を痛めるより 回転数を上げて送りを上げたほうが MC自体の価格が下がる ↑ 高負荷をかける ＝ 剛性を上げる ＝ 価格が上がる 高速回転をかける ＆ 低切込み ＆ 高送り ＝ 剛性はいらない ＝ 剛性を上げる よりも安上がり ＝ 高負荷をかけたときと同じ加工速度 しかも 面粗度も上がるという付加価値が加わるので こっちのほうがいいと業界は進んだみたいです http://www.nc-net.or.jp/knowledge/morilog/detail/33647/ >>質問の仕方が悪かったですが、モーター軸にトルクセンサーを入れて 理論的には上がるはずですが 刃先でリアルタイムで起こってることをフードバックして処理仕切れる システムが組めないので 固定値で加減速してます 高速マシニングでこの機能を使わず アンカーを打ってないMCで加工すると機械が暴れます ヘッドが直角に曲がると慣性でもってかれる 新し目のNCにもオプション または標準で装備されてるはずです CAMで出したテープは円弧を直線で細かく出してるので 慣性でもってかれます 高送りの場合キリコが厚くなるので それが原因のチッピングが発生しましたが 高回転にするとキリコが薄くなるため その問題は少なくなります その代わり発熱の問題が発生します 私も何本も溶かしました 工具的にも超鋼の工具も安くなり コーティングも新しいものが開発されたのも 高回転 低切込み 高送り の推進力の一つなんでしょう
お礼
すいません、 回答内容と質問内容のつながりが良く判りません。 今は高回転 低切込み 高送りがトレンドなので そういう事をしても生産性は向上しないと言う回答でしょうか？ ありがとうございます。 現状だとフードバック制御が難しすぎるので、そんな機能を盛り込むより 「高回転 低切込み 高送り」設定で生産性を上げた方が得という見解ですね。 １つ疑問なのですが、「高回転 低切込み 高送り」設定の 限界ポイントは、どのように推定すれば生産性が良くなるのでしょうか？ （工具寿命でしょうか？ 製造物の品質低下ポイント？ 技術者の勘？） たびたびすいません 工具の進歩も、ある意味「無茶」な要求を支える原動力なのですねえ。
大変愉快で、面白い嗜好だね lol wwwww。 締め切りが楽しみだね lol wwwww。 回答(２)の岩魚内(iwanai)の真似をしてみました。 貴殿の追記内容で納得しました。 貴殿の他の質問の書き込みから診て、…病かと勘違いしてしまいました。
補足
後（ご）の先（せん）、アフターユーさん アナタに知識がないのはわかりましたが、 荒らさないという常識も無くされてしまったのでしょうか？ ＞貴殿の他の質問の書き込みから診て 後（ご）の先（せん）、アフターユーさんご自身の他の質問への書き込みが どういう内容になってしまっているのかちゃんと確認されてから 他人に意見された方が良いようだと 私には思えます…
切削抵抗を自動制御できる工作機械の試作開発 http://www.oita-ri.go.jp/report/2004/2004_09.pdf 切削抵抗の動的成分による工具摩耗の検出 https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe1933/50/7/50_7_1117/_pdf 一定荷重の測定が可能な高剛性・高分解能 力センサの開発に成功 http://www.jst.go.jp/pr/info/info258/index.html 研究はあります。いくらでも出てきます。 No.23856 主軸とＺ軸のロードメーターについて http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=167287&event=QE0004 トルク負荷を電流計で検出してるから、大層なものではありません。 ＞もし付いていれば、それをフィードバックして切り込み量や周速を 調整するような機能があれば加工生産性は向上しますか？ メカとしては出来ても、殆ど向上はしないと思います。 レスポンスが早すぎては、抜けたとき行き過ぎて衝突めくし遅くては役立たず。 トルクは慣性があるから少し時間遅れになる。早いのはワークで負荷を検出する切削動力計。実験では使うが実加工では使われてないと思います。 ＞切削抵抗の動的成分による工具摩耗の検出 メンテ中だったのか直ったようです。 ＞一定荷重の測定が可能な高剛性・高分解能 力センサの開発に成功 こちらは ＞ワークで負荷を検出する切削動力計 に相当しますか？ でしょうね。 トルクだけをパラメータにしては大したことは出来ない。 ＞回答（６）負荷変動が有ろうがなかろうが一定回転で回り続けるのが最善策 は事実です。 回転中の僅かな変動にも対処するには、応答性が優れる＝瞬間巨大パワーを出せる要素が必要。殆どの場合フライホイールが簡便。 つまるところ、幾らでも研究があるということは効果限定的で万能なものは無い。 そのなかで「加工ナビ」は回答（５）zaumakuさんも評価されてます。
お礼
資料のご紹介ありがとうございます。 ＞切削抵抗を自動制御できる工作機械の試作開発 フィードバックを行うと逆に加工時間が延びてしまってますね 工具寿命については費用節減に効果があるようですが。 ＞切削抵抗の動的成分による工具摩耗の検出 すいません、ファイルが見当たらないようです。 ＞一定荷重の測定が可能な高剛性・高分解能 力センサの開発に成功 こちらは ＞ワークで負荷を検出する切削動力計 に相当しますか？ 質問の仕方が悪かったですが、モーター軸にトルクセンサーを居れて チャックまたはチャックの根元で動的にクラッチ動作っぽいことを想定してました。
主電動機をベクトル制御を採用したインバータで駆動していれば、 インバータの内部では、トルクに相当する値を演算して求めています。 このトルクに相当する値をインバータの外に取り出すことができれば、 ＭＣ側の制御に利用できそうに思います。
お礼
実際には ○すでに付いていて実用化されてたことがあるのか ○それが役立つ局面があるのか ということが知りたいことでした。 回答ありがとうございます。
お礼
貴重なご意見ありがとうございました やはり、色々と進歩してるんですね。 自分でも探してみたところ 「切削加工における自励びびり振動の解析とその応用」 http://ir.nul.nagoya-u.ac.jp/jspui/bitstream/2237/14864/1/k9226.pdf とかが見つかりました。 ただしアコースティック解析だと 非均質材料や樹脂加工などには適用し難いかもしれませんね。