楕円振動切削を利用した切削プロセス制御の試み

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15656040
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 社本 英二 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20216146)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 教和 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00359754)
• Keywords: 楕円振動切削加工法 / 超音波振動 / 切削プロセス制御 / 切削力 / 背分力 / 主分力 / 超精密加工 / 位相差

Research Abstract

本研究では、楕円振動切削加工法を適用し、加工プロセス制御システムを開発することにより、通常の切削においてはあらかじめ決められた諸量により受動的に決定される加工プロセスを、能動的にリアルタイムに制御することを試みた。
(1)理論的考察
楕円振動切削において切削速度、振動振幅および位相差を変化させることによる切削力に対しての影響を理論的に検討し、位相差を変化させることによって効率的に切削力を制御し得る可能性を示した。
(2)基礎実験
楕円振動切削加工法による基礎的な加工実験を行い、切削速度および位相差を変化させることによる切削力の変化を調べ、上記の理論的考察と同様の傾向であることを確認した。また、切削力の変化し得る範囲を明らかにし、一定の条件下において背分力をゼロにすることが可能であることを確認した。
(3)加工プロセス制御システムの開発
位相差を変化させることにより切削力を変化させる加工プロセス制御システムを開発した。また、加工実験を行い開発した制御システムについて滴切なゲインを導出した。
(4)切削プロセス制御実験
開発した制御装置を用い、主分力および背分力の制御実験を行った。その結果、切込み量が変化することによって主分力が変化する通常の加工条件においても,一定の主分力を維持し得ることを確認した。また、同様に通常では変化する背分力についても、ほぼゼロを保ち切削を行い得ることを確認した。

Research Products

• [Publications] N.Suzuki: "Ultraprecision Micromachining of Hardened Steel by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting"Proceedings of the 2003 International Symposium on Micromechatronics and Human Science. 221-226 (2003)
• [Publications] E.Shamoto: "Ultraprecision Machining of Hard Materials by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting"International Progress on Advanced Opticals and Sensors. 195-201 (2003)
• [Publications] 社本英二: "機械式円振動発生機構を利用した楕円振動切削加工機の開発"精密工学会誌. 69巻4号. 542-548 (2003)
• [Publications] 鈴木教和: "超硬合金の超精密超音波振動切削加工-各種条件の影響"2003年度砥粒加工学会学術講演会講演論文集. 303-306 (2003)
• [Publications] 鈴木教和: "単結晶材料の延性モード超音波楕円振動切削加工"2003年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 340 (2003)
• [Publications] 鈴木教和: "楕円振動切削加工法による金型鋼の超精密・微細加工"型技術. 18巻13号. 16-17 (2003)
• [Publications] 加藤晃央: "楕円振動切削加工法における切削プロセス制御の試み"第35回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 193-194 (2004)
• [Publications] 土屋英滋: "放物線型超音波振動切削加工法および振動工具の開発"第35回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 206-207 (2004)