2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a prediction system of material dynamic behavior under severe deformation condition by considering the deformation state of the cutting
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15K05716
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
篠塚 淳 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30282841)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 切削 / 温度 / 切削力 / 切りくず / 計測 / 流動応力 / ＦＥＭ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，旋削を材料試験の一つととらえ，切削中のせん断域の変形場を推定することで，高ひずみ，高ひずみ速度，高温の変形場における材料の流動応力特性を把握するシステムの構築を提案するものである．本システムでは，被削材材料の加工硬化係数を未知数として切削過程のFEM解析を行い，得られたFEM結果が，設定した境界条件（切りくず形状，切削力，切りくず表面の温度分布）を満足するよう，流線に沿った各位置の加工硬化係数の変化を見出すことで，せん断域の変形場を推定するものである．本システム構築で最も重要なことは設定する境界条件の把握である．特に，表面の温度の分布の把握が重要となる．旋削試験では，切削条件における切りくず形状，切削力は容易に把握できる．切りくず自由表面側の温度分布は，市販の赤外線サーモグラフィカメラに本研究で開発した望遠レンズシステムを組み合わせて計測することで把握できた．これは刃先点より250mm離れた箇所から，倍率1.2倍で刃先近傍を撮影できるものである．工具－切りくず接触域の温度分布は，刃先交換チップの刃先近傍のすくい面上に７対の微細な銅－ニッケル熱電対を設置した温度センサ内蔵工具を用いるが，面全域の温度を同時には測定できない．そこで，高温接点部の位置を変えた複数のセンサ内蔵工具を作成し，得られたデータをニューラルネットワークで統合することで未計測の位置の温度を補間するシステムを構築することで切りくず裏面の温度分布を把握できた．アルミニウム合金の旋削試験を実施し，切削条件が切りくずの自由表面側と工具－切りくず接触域側の温度分布の違いを把握できることが確認できた．得られた境界条件を数値解析に導入し，流線に沿った各位置の加工硬化係数の最良分布の探索については各種検討しているが，良好な結果が得られていない．このシステムの構築については今後も引き続き研究を行うこととする．
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