無潤滑・無洗浄油化に対応した振動付加による摩擦力の適応制御深絞り加工

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650134
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 真鍋 健一 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (10145667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉原 正一郎 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (00311001) ; 揚 明 東京都立大学大学院, 工学研究科, 助教授 (90240142)
• Keywords: 深絞り / 振動負荷 / 摩擦力 / 適応制御 / しわ抑え力 / 潤滑特性 / 低粘度油 / 製品品質

Research Abstract

本研究は無潤滑あるいは無洗浄油化を目指した高柔軟・高品位の深絞り法の開発を目指しており、本年度は以下の3項目について検討を加えた。
(1) 振動付加適応制御深絞り加工機の改良設計と製作
現有既設の可変しわ抑え力制御ファジィ適応制御深絞り機を改良して、振動付加が可能なようにハードおよびソフトの改良を行った。既設加工機の仕様性能を見直したところ、高周波の超音波領域は困難であるが、低周波であれば本研究に十分使用できる振動付加機能を付与できることが判明した。
(2) FEMシミュレーションによる振動付加深絞り変形解析
効率のよい設計開発と理論的裏付けならびにデータベースの早期構築を目標に、事前にFEMシミュレーションに取り組んだ。振動付加によるブランクフォルダーの慣性の影響が十分に考えるため、FEMコードは動的陽解法のLS-DYNAを用いた。成果としては、ユーザーサブルーチンを用いる方法により基本的な振動付加の影響が調べられるようになり、次年度に向けた効率のよい合理的な研究へ一歩踏み出すことができた。しかし、振幅や周波数の影響を調べたFEM結果は定性的にはよいが、実験との定量的な一致は見られず更なる改良・検討が必要になっている。データベース構築に向けた一層の高精度が次年度の課題である。
(3) 新ファジィ適応制御アルゴリズムの開発
無潤滑化に向けて最も適したファジィルールの目的関数として、これまで検討していなかったしわ抑え力を最小に抑えるしわ限界を取り上げ、それを満たすファジィルールを設計・開発した。それをもとにアルミニウム合金を用いた振動付加なし条件下での深絞り実験で、その制御アルゴリズムの妥当性を検証した。次年度はそのファジィルールを用いた振動付加実験により、本制御方法の有効性と無潤滑化に向けたしわ抑え力制御指針を具体的に明らかにする予定である。