https://www.jstage.jst.go.jp/article/pscjspe/2005A/0/2005A_0_1043/_pdf
Title (English & Japanese)
Behavior Monitoring of Small-diameter End Mill by Use of CCD Image (2nd Report) – Characteristics of Machining Performance
CCD画像による小径エンドミルの挙動監視（第2報） – 切削加工特性 –
Journal Name & Publication Year
2005年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集, 2005年
First and Last Authors
Yoshihiro KAWANO, Akira MINAMI
First Affiliations
Kagoshima National College of Technology
Abstract
本研究では、高速CCDカメラによる新たに開発された可視化システムを用いて、小径エンドミルによる高速スロット加工における切削力のインプロセス測定と工具破損の予測技術を提案する。モニタリングシステムと実験の比較から、工具の撓みが切削力と良好な相関を持つことが示された。静的コンプライアンスと断面二次モーメントが切削力の予測に導入された。本システムは、加工中に工具の撓みを測定し、切削力を予測することができるため、小径工具を用いた高速フライス加工の切削状態の監視に有用である。
Background
高速度の機械加工は多くの産業製品に適用されており、小径工具の利用が期待されている。しかし、小径工具の強度が低いため、加工中の破損が問題となっている。これまで、工具摩耗や破損のモニタリングに関する研究が報告されている。筆者らは、CCDカメラを用いた高速マシニングにおける小径エンドミルの挙動監視システムを開発し、性能特性を明らかにし、静的荷重による工具の撓みを測定し、工具切刃部の断面二次モーメントを推定することができた。
Methods
実験装置: マシニングセンタ、CCD画像撮影システム、切削動力計。
測定方法: 切削中の撓みを測定し、工具動力計で切削力を測定。
使用工具: 超硬ロング型エンドミル（直径1.0mm、1.6mm、2.0mm）。
画像処理: 工具回転中に反射テープをレーザーセンサで検出し、CCDカメラのシャッタを開けて画像を撮影。
Results
撓みの測定: 刃先から軸方向に6箇所の位置で測定。切削中の画像中心位置データを200個取り込み、空転時の画像中心位置との差から撓みを求めた。
撓みと切削力の関係: 静的荷重による工具の撓みを測定し、工具切刃部の断面二次モーメントを推定。推定された法線力は工具動力計による法線力と良好な一致を示した。
Discussion
工具の撓み測定により、高速フライス加工中の工具破損を予測することができる。
撓み測定から切削力を推定することで、工具の挙動をより正確に監視することが可能。
平均撓みから推定された法線力は、工具動力計より得られた法線力の約0.57倍であった。
Novelty compared to previous studies
高速CCDカメラを用いた小径エンドミルの挙動監視システムを開発し、切削力のインプロセス測定および工具破損予測技術を提案。
Limitations
システムの応答遅れが存在するため、さらなる精度向上が必要。
Potential Applications
小径工具の破損予測および加工精度の向上に貢献する技術として、精密機械加工分野での応用が期待される。
シャッタースピードは一般的な値ですか？
シャッタースピードの一般的な値
本研究で使用されたシャッタースピードは1/20000秒です。この値は、一般的な用途で使われるシャッタースピードと比較すると非常に高速です。以下に一般的なシャッタースピードと比較した場合の違いについて説明します。
一般的なシャッタースピード
一般的なカメラ撮影では、シャッタースピードは通常1/60秒から1/1000秒程度が使われます。例えば、日常的な写真撮影やポートレート撮影などでは、1/60秒から1/250秒程度がよく使われます。
スポーツや高速で動く被写体を撮影する場合、1/1000秒以上の高速シャッタースピードが必要になります。
本研究でのシャッタースピード
本研究では、CCDカメラを用いて1/20000秒という非常に高速なシャッタースピードが設定されています。
これは、高速回転する小径エンドミルの正確な画像を取得するために必要な値です。エンドミルが高速で回転するため、ブレのない鮮明な画像を得るためには、非常に短い露光時間が求められます。
まとめ
1/20000秒のシャッタースピードは、一般的な写真撮影では通常使用されない非常に高速な値です。
高速回転する小径エンドミルのような特殊な用途では、このような高速シャッタースピードが必要不可欠であり、これにより工具の精密な挙動監視が可能になります。
以上から、本研究で使用されたシャッタースピードは、特定の用途において必要な値であり、一般的な用途よりも遥かに高速です。
一般的なCCDカメラの性能で1/20000秒は可能ですか？
一般的なCCDカメラのシャッタースピード
一般的なCCDカメラのシャッタースピードは用途やモデルによって異なります。以下に、CCDカメラの性能について詳しく説明します。
1. CCDカメラの用途と性能
一般的な用途: 防犯カメラ、医療機器、産業用検査機器などで使用されるCCDカメラは、通常、1/1000秒から1/10000秒程度のシャッタースピードが一般的です。
高性能モデル: 科学研究や産業用途で使用される高性能CCDカメラでは、1/20000秒以上の高速シャッタースピードが可能なものもあります。
2. 高速シャッタースピードの必要性
高速現象の撮影: 高速回転する機械部品や微細加工のような用途では、1/20000秒以上のシャッタースピードが必要となる場合があります。これは、対象物の動きによるブレを防ぎ、鮮明な画像を取得するためです。
露光時間の短縮: 短い露光時間により、光量を調整して正確な画像を取得できるため、高速シャッタースピードは重要です。
3. 本研究でのシャッタースピード
設定: 本研究では1/20000秒のシャッタースピードが使用されています。これは、一般的なCCDカメラよりも高性能なカメラを使用している可能性があります。
理由: 高速回転する小径エンドミルの正確な挙動監視のためには、このような高速シャッタースピードが必要であり、高性能CCDカメラを選択することが適切です。
まとめ
一般的なCCDカメラ: 通常、1/1000秒から1/10000秒のシャッタースピードが一般的です。
