偏心位置決めシステムがツールの位置と角度を決定します

Oct 12, 2023

マサチューセッツ州シュルーズベリーの Coventry Associates は、さまざまな機械加工作業用の 3 軸システムを開発しました。 コベントリー・アソシエイツのクレイグ・ガードナー社長によると、「偏心位置決めシステム（EPS）」と呼ばれるこの完全電気システムは、空気圧と油圧が不要で、セットアップとサイクル時間が短縮され、エネルギー消費が少なく、設置面積も小さいという。

EPS は、3 つの偏心回転テーブルの積み重ねで構成されるメカトロニクス システムです。 各回転テーブルの回転を制御することにより、ツールの正確な位置と角度が実現されます。 このビデオで見られるように、EPS システムの位置決め精度と適応パフォーマンスは、Siemens Sinumerik CNC によって実現されています。

EPS は ID 研削盤に組み込まれており、3 つの異なる利点が実証されています。 ダイヤモンドロールや特別なドレッシングアタッチメントを使用せずに、あらゆる形状のドレッシングや研削が可能です。 第二に、送り速度ではなく通常の研削力を適応的に制御することで研削できるため、材料除去率が大幅に向上します。 第三に、ワークピースの直径やテーパーの変動を引き起こすたわみをリアルタイムで補正し、品質とスループットの両方を向上させます。

Gardner 氏は、EPS は「工作機械業界のあらゆる研削および旋削作業に応用できる可能性がある」と述べました。 同氏は、EPS は高い位置決め精度と制御された力の組み合わせが必要なあらゆる加工作業に適したものになるだろうと付け加えました。

コベントリーの発売製品である EPS SingleTool は、単一砥石台を使用したベアリング内径研削作業用に設計されています。 シューまたはチャックのワークヘッドを使用して、シングルポイントまたはロータリードレッサーを使用して任意の輪郭を成形できます。 消費電力は最大10kWです。 重量は630kg、外形寸法は305mm×660mm×560mmです。

コベントリーは、レーザー干渉計を使用して EPS SingleTool の位置決め性能を検証し、分解能、精度、再現性、真直度能力を測定しました。

EPS のユニークな運動学により、すべてのモーションは 3 軸補間された動きになります。 これらの測定結果を表 1 に示します。これらの測定結果は、52 ナノメートルの再現性を持つ最先端の位置決め機能を示しています。

このシステムは、高い静的および動的剛性に加えて、大きな力で研削し、非研削動作に必要な時間を最小限に抑えるために素早い動作を行う能力も備えています。

下の図 (図 4) は、前後 3 回 (合計 6 パス) の Z 軸移動中に達成される X 偏差または「真直度」を示しています。 このデータは、6 つのパスすべての最大値と最小値の差が 200 mm の移動にわたって 1 ミクロン未満であることを示しています。

コベントリーは、マサチューセッツ州ボストンにあるフラウンホーファー USA オフィスに加え、2 つの主要パートナー、セント ゴバン アブレイシブズおよびシーメンス インダストリー社と緊密に連携して、最初のシングルツール ID 研削アプリケーションを開発しました。

Gardner 氏は次のように説明しています。「当社のビジネス戦略は、EPS をハードウェアおよびソフトウェアのソリューションとして、エンドユーザー向けの完全な機械として、または機械製造業者向けのプラットフォームとして市場に投入することです。当社のソリューションは、空気圧や機械を使用しない全電気式の動作を特徴としています。通常、0.05 ミクロンの再現性で 0.12 ミクロン未満の分解能が見られ、最大研削力 3.34 kN までの一貫した静的剛性と動的剛性により 0.12 ミクロンの線形精度が得られます。加速と減速を含む急速な動きは 203 mm の動きを追跡します1.16秒で。」

フライス盤、旋盤、またはボール盤のスピンドルに取り付けるワーク保持装置。 工具やワークを一端で保持し、回転させることができます。 工作物を保持するために機械テーブルに取り付けることもできます。 2 つ以上の調整可能なジョーが実際に工具または部品を保持します。 手動、空気圧、油圧、または電気で作動させることができます。 コレットを参照してください。

部品の作成または変更を可能にする工作機械専用のマイクロプロセッサベースのコントローラ。 プログラムされた数値制御により、機械のサーボと主軸ドライブが作動し、さまざまな加工動作が制御されます。 DNC、直接数値制御を参照。 NC、数値制御。

シングルポイントまたはマルチポイント ダイヤモンドまたはその他の工具を使用して、「装填された」砥石車から望ましくない材料を除去します。 このプロセスでは、未使用の鋭い研磨点も露出します。 「ロード」を参照してください。 トゥルーイング。

強制入力による振動を減衰する加工システムの能力の尺度。 システムの動的剛性が振動を減衰させるのに十分でない場合、びびりが発生します。 静的剛性を参照してください。 硬さ。

切削中のワークに対する工具全体の位置の変化率。

動力を与えられた砥石車、砥石、ベルト、ペースト、シート、コンパウンド、スラリーなどによって材料をワークピースから除去する機械加工操作。さまざまな形式があります。 円筒研削（外部円筒形およびテーパー形状、フィレット、アンダーカットなど）。 センタレス研削; 面取り; ねじ山と形状の研削。 工具とカッターの研削。 不用意な研磨。 ラッピングとポリシング（非常に滑らかな表面を作成するための非常に細かい粒子で研削）。 ホーニング; そしてディスク研磨。

金属を除去し、精度の高い公差にワークピースを仕上げるために、砥石車またはその他の研磨ツールに動力を供給します。 滑らかで、直角で、平行で正確なワーク表面を提供します。 超滑らかな表面とミクロンオーダーの仕上げが必要な場合は、ラップ盤やホーニング盤（非常に細かく均一な砥粒の研磨材を使用する精密グラインダー）が使用されます。 「仕上げ」の役割において、グラインダーはおそらく最も広く使用されている工作機械です。 旋盤ビットやドリルを研ぐためのベンチグラインダーや台座グラインダーなど、さまざまなスタイルが利用可能です。 直角、平行、滑らかで正確な部品を製造するための平面研削盤。 円筒研削盤およびセンタレス研削盤。 センターホールグラインダー。 成形グラインダー。 フェイスミルおよびエンドミル研削盤。 歯切り研削盤。 ジググラインダー。 研磨ベルト（バックスタンド、スイングフレーム、ベルトロール）グラインダー。 切削工具を研ぎ、再研磨するための工具およびカッターグラインダー。 超硬グラインダー; 手持ち式ダイグラインダー。 そして研磨カットオフソー。

キャビティまたは穴の内径を定義する寸法。 OD、外径を参照してください。

1 メートルの 100 万分の 1 に相当する長さの単位。

主に、水平面、垂直面、または角度のある面に平坦な表面を作成するためにシェーパーを使用します。 曲面、螺旋、鋸歯状の機械加工や、奇妙で不規則な形状を伴う特殊な加工も含まれる場合があります。 高価な特殊工具やプロセスの必要性を排除するために、プロトタイプまたは短期間の製造によく使用されます。

1. 弾性たわみに耐える材料または部品の能力。 2. ひずみに対する応力の割合。 特定のひずみを生成するために必要な応力が大きいほど、材料はより硬いと言われます。 動的剛性を参照してください。 静的剛性。

ワークピースはチャックに保持され、フェースプレート上に取り付けられるか中心間に固定され、回転しながら、切削工具 (通常は一点工具) がその周縁に沿って、あるいは端または面を横切って送り込まれます。 直線旋削（ワークの外周に沿って切削）の形式をとります。 テーパー旋削（テーパーの作成）。 ステップ旋削（同じワークで異なるサイズの直径を旋削）。 面取り（エッジまたは肩の面取り）。 フェーシング（端をカット）。 ねじ山を回す（通常は外部ですが、内部の場合もあります）。 粗加工（大量の金属除去）。 そして仕上げ（最終的なライトカット）。 旋盤、ターニングセンタ、チャッキングマシン、自動ネジ盤などで行われます。