独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长吉川博之]（以下简称“AIST”）智能系统研究部[研究部部长平井重树]首席研究员荒井弘彦与大东纺纱株式会社[代表董事藤村翔三]（以下简称“大东纺纱”）合作，能够形成不规则截面形状纺纱加工我开发了一台机器。
我们开发的旋压加工机的特点是（1）加工辊由直线电机驱动，可以高速控制施加在金属材料上的加工力。 (2)主轴采用伺服电机，加工辊可根据主轴的旋转角度移动。这些特征使得形成各种不规则横截面形状成为可能，例如椭圆形、偏心形状和多边形，而这对于传统纺纱机来说是困难的。该机器是大东纺纱计划商业化的加工机的原型机。
该加工机将于2008年10月30日至11月4日在东京国际展览中心举行的第24届日本国际机床展览会（JIMTOF2008）上展出并进行加工演示。
旋压加工作为金属的塑性加工方法，长期以来一直被使用，具有以下优点：（1）由于阳侧只需要一个模具，因此模具所需的成本比冲压加工低，（2）与切削加工相比浪费材料少（成品率高），（3）由于加工所需的力小，因此设备小，噪音和振动也少。它用于成型照明器具、炊具、汽车、电器、化工厂、压力容器、航空航天、建筑装饰等多种零件。它是一种在小批量、多品种、小批量生产、个性化定制项目以及产品开发原型方面特别有效的加工方法。
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图4旋压成型原理
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然而，在纺丝中，材料在旋转的同时成型，因此过去有一个限制，即只能形成轴对称形状的产品，其横截面垂直于旋转轴线为圆形。因此，除了所谓的圆形产品之外的产品，即使是小批量，也必须通过冲压加工来成型，这需要昂贵的模具或耗时的金属板焊接，并且人们希望开发低成本且耗时的制造技术。
AIST旨在将多年来培育的机器人控制技术研究成果应用于制造领域，回馈社会。为此，我们一直在尝试将机器人控制技术引入旋压加工中，以实现更高自由度和更高附加值的加工。特别是，我们一直致力于开发一种新的旋压加工方法，该方法可以突破传统旋压加工的限制，形成椭圆形、偏心形和多边形等不规则的横截面形状。
我们将产业技术研究院开发的可适应不规则截面形状的旋压加工方法与旋压加工机专业制造商大东纺纱所拥有的设计技术结合起来，长年了解加工机用户的需求，共同开发了由直线电机驱动的力控制旋压加工机。
在本次开发中，我们应用了产业技术研究院开发的两种旋压加工方法“力控制旋压”和“同步旋压”来形成不规则截面形状。
力控旋压（图 5）使用与您想要制造的不规则横截面形状相同形状的模具。控制加工辊的压力，使其保持恒定，并将材料压向模具。另一方面，加工辊被控制为在与模具的旋转轴平行的方向上以恒定速度进给。加工辊跟随模具的形状移动，使材料与模具紧密接触。其结果是，能够成型出与模具相同的不规则截面形状的制品。
在形成不规则截面形状时，模具的径向长度随着模具的旋转而变化，因此需要使加工辊沿模具的径向非常快速地往复运动。因此，在该加工机中，加工辊由线性电动机沿模具的径向直接驱动。直线电机是反向驱动能力优异，加工辊快速追随模具形状，可以缩短不规则截面形状的成型时间。还，吸力偏置型直线电机，我们能够增加驱动单元的推力并减少摩擦力。因此，可以加工需要大推力的不锈钢板，并且不需要力传感器。开环力控制可用于形成不规则的横截面形状。
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图5 力控旋压成形原理（左图）和椭圆形成形（右图）
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在同步旋压（图6）中，这是另一种形成不规则截面形状的方法，加工辊的径向位移x与工件的旋转角度θ同步控制。该加工机采用伺服电机对主轴进行同步控制，因此可以同时设定工件的旋转角度和加工辊的位置。通过同步控制工件的旋转角度和加工滚轮的位置，使加工滚轮与工件接触点的轨迹描绘出所需的截面形状，形成所需的不规则截面形状。该方法在不使用模具而仅使用原材料进行成型的情况下特别有效。
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图6 同步旋压成形（左图）和偏心成形成形（右图）的成形原理（未使用模具）
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此外，通过将同步旋转和力控制旋转相结合进行阶段成形，可以成形难以成形的形状和材料（图2）。
该加工机不仅能够形成新的不规则横截面形状，而且还融合了以前旋压加工机常用的功能，使其易于实施并易于从传统机器迁移。首先，示教和再现功能允许像以前一样成型为圆形横截面形状。最初，操作者使用操纵杆手动操作加工辊来进行成形，并且此时加工辊的运动被存储在加工机中。加工机器再现加工辊的记忆运动，并重复后续的成形操作。此外，还增加了各种外围功能来辅助成型操作。它的结构进一步增强了实用性，包括将金属材料固定到主轴上的尾架、从背面支撑材料板以防止褶皱的支撑辊以及将完成的成型品从模具中取出的机构。
| [本加工机主要规格] |
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宽2875毫米×深1820毫米×高1895毫米
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| X轴（径向） |
吸引力偏置型直线电机额定推力4000N |
| Z轴（主轴方向） |
伺服电机+滚珠丝杠额定推力10000N |
| 主轴 |
伺服电机+行星减速机额定输出75kW额定转速375rpm |
| 工件最大直径400mm，最大高度350mm |
联合开发的加工机将由联合研究伙伴大东纺纱公司作为原型，进一步改进并商业化。此外，根据要求，我们将能够提供使用该原型机加工零件的演示。
该加工机的视频（原型）
2008 年 10 月 1 日添加（所有 Windows Media 格式）