2016 Fiscal Year Annual Research Report
機上計測と工具の機上成形機能を兼ね備えた超精密自律型工作機械の開発
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15H03900
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
中本 圭一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90379339)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹原 弘之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00205882)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機械工作・生産工学 / 精密部品加工 / 超精密計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機上計測における測定時間は非加工時間でもあり，測定に長時間割くことは高価な加工機を効率的に使用しているとは言えない．そこで，加工形状の中で工具の位置決め誤差などが影響を与えやすい特徴的な領域（形状の一部）について形状創成関数を用いて解析した．使用する加工機の数学モデルを構築し，工具の位置合わせ誤差を仮定して，目標形状に対する加工形状の偏差が大きい領域を予測した．
また，機上計測で得られた測定結果から加工誤差を算出して，目標形状への修正加工を行えるように，超精密切削加工に関するこれまでの知見を活かし，工程設計及び工具経路生成に取り組んだ．
ダイヤモンド工具の機上成形については，サファイアや超硬，人工水晶などの成形材料を調査し，チィッピングなどの不具合が生じない条件で直線切れ刃をもつV溝加工用のダイヤモンドバイトを成形した．さらに，曲面加工で頻繁に用いられる円弧状の切れ刃や，加工対象に適した任意のダイヤモンド工具形状を成形するため，マイクロスコープで工具成形の過程を観察しながら成形条件の最適化に取り組んだ．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ダイヤモンド工具の結晶方位の影響により，成形条件の最適化に予想よりも時間が必要であったが，その他はほぼ当初予定していた通りの進捗状況であるため．
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| Strategy for Future Research Activity |
加工形状の中で工具の位置決め誤差などが影響を与えやすい特徴的な領域（形状の一部）の測定結果を参考に，その他の領域の加工誤差について補間的に求めるとともに，数学モデルへ誤差要因として工具の摩耗や切削抵抗によるたわみの反映も試みる．
また，複雑な切れ刃をもつダイヤモンド回転工具の成形にも取り組み，回転時のアンバランスを確認する．
さらに，機上計測と工具の機上成形を連携させ，良好な加工状態を維持する工作機械の自律的機能を開発する．断続的にワークの機上計測を行いながら，工具摩耗を要因とした工具交換を必要とする前に切れ刃を再生して，その新たな工具位置を基にNCプログラムを補正することで以降の加工を継続できるようにする．
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