モーターについて質問です。

質問

はじめまして。研究で、SEM内で金属の２次元切削をしているのですが、高硬度の材料だと削れないという問題が発生し、駆動部の改良をしようと考えています。現在、DCモーターにより送りねじを回転させ（ギヤボックスを介して）、回転運動を直進運動へと変換し,固定されている工具に対し一定の送り速度で試料ホルダを移動させることで切削を行っています。高硬度の材料でも削れるようにモーターに変えようと思うのですが、どのような計算をして選べばよいか教えていただけないでしょうか？よろしくお願いいたします。

回答No.3

noname#230359

ＳＥＭに関して素人だが

セーパー・シカル・スロッターなどの加工法(牧野のヘール加工も同様と考えて良い)を
超小型(？)化した切削機で単一の固定バイトで削り取る機械と想像する。

＞高硬度の材料だと削れないという問題が発生し・・・

被削物はどの様な材質・硬度なのか？　
どの程度の切削量(除去量)を想定されておられるのか？
複数回に分けての切削はＮＧ？
刃物の形状・刃先の材質は？

カッターナイフと斧の違いのように刃先剛性を犠牲にしても切れ味を優先すれば
小さな力で切削は可能では？と考えてしまう。

セーパーの切削条件を当てはめて計算も出来るかも知れないが
残念ながらほぼ忘れ去られたに等しい機械でｗｅｂ上では多分無理だろう
切削速度に大きな違いはあるが旋盤の加工条件が参考程度にはなる。

切削の条件としてモーターの出力が計算できても 切削機としての剛性の影響が大きい
モーターが大きくなれば当然その力を支える筐体が必要となります。

余談として
旋削・研削・フライスなどの刃物や砥石の場合、鉄系の高硬度材の加工には
ＣＢＮや超硬+コーティングを用いることが多いが
熱の発生が少なければダイヤでの加工が有効と思う。
価格的にもメリットがあるはずです。

もう一つ余談
焼入れ材のタップ部のさらえに新品のTINコーティングのタップが全く刃が立た無かったが
高硬度用のコーティングタップで軽く加工できました
もちろん ハンドのタップです。

参考URL：

http://homepage2.nifty.com/ty-1999/keisansiki/kousikisyu-01.html http://www.makino.co.jp/jp/processing/parts/03.html

回答No.2

noname#230359

＞SEM内で金属の２次元切削。　真空中で！

なぜ２次元なのか、超微細な加工ではないのか、どういった観察をされようとしてるのが、興味は尽きないが・・・

既に真空内にモータを入れて動作されてるのだから、発熱対策、発塵対策はお解りのことだろうし、回答(１)質問のように所要パワーを見積もって、場合によってはすげ替えるだけで済むような気もする。

直動案内機構もパワーアップに対応して振動抑制のための補強が必要かもしれない。この根る拠は知らない。モータ動力ともに相当余裕が必要なことは確か。工作機械メーカに相談したら喜ばれるかも。

真空下の半導体プロセスに対応した各種ユニットは出ているが、それ買って使ってお終いでは面白くもないし、安く上げる為に苦労するのも勉強のうちだと思って。。。

http://www.sigma-koki.com/index_sd.php?lang=jp&smcd=C060211

お礼

早速ご回答ありがとうございます!
SEM内での加工挙動を動画で撮影しようと考えています。
発熱対策、発塵対策、振動等はまだ考えていませんでした。
それについても検討していこうと思います。
ありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

質問です
＞高硬度の材料でも削れるようにモーターに変えようと思うのですが、
　モーター「を」より強力なものに変えようとしているのですか？
　モーター以外の何かをモーター「に」変えようとしているのですか？

質問はさておき、
２次元切削の研究をなさっているのですから、切削力がどの程度必要で
あるかは把握なさっていると思います。切削力×切削速度が切削に必要な
パワー（仕事率）です。モーター要求される出力は、切削に必要な仕事率を
駆動系の効率で割れば求められますね。
あとは、駆動系（送りねじ、変速ギアなど）の減速比を適切な値に合わせれ
ばいいということです。
なお、ある程度の余裕率は加味して考えた方がよさそうに思います。

お礼

ご丁寧に回答頂きありがとうございます！

ちなみに、モーターをより強力なものに変えようと思っています。

参考にさせていただきます。ありがとうございました。