2016 Fiscal Year Research-status Report
高度バーチャルファクトリの実現に向けた加工結果と消費エネルギ予測技術の開発
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15K05724
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
佐藤 隆太 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60376861)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | NC工作機械 / 送り駆動系 / 切削加工 / 振動 / シミュレーション / 消費エネルギ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，工場における生産設備の中核を占める数値制御工作機械について，加工される部品の形状精度，面品位，および加工に要するエネルギを事前に予測するためのシミュレーション方法を確立し，世界に先駆けた高度なバーチャルファクトリの実現に寄与することを目的としている．
平成28年度には，主軸および送り駆動系の運動と切削力との連成シミュレーションを行うための技術を確立すること，および送り駆動系の運動に要する消費エネルギの予測技術を確立することを目指して研究を遂行した．まず，工作機械の構造振動と送り駆動系および主軸駆動系の特性を表現可能な数学モデルを構築し，これとボクセルモデルによる切削力と加工結果のシミュレーション技術を連成させることに成功した．工作機械構造と主軸および送り駆動系の数学モデルにより計算される工具位置及び主軸回転角度をボクセルシミュレータに入力し，その結果から切削力および切削トルクを計算する．計算された切削力および切削トルクを工作機械構造と駆動系のモデルに外乱として印加し，それを1計算ステップごとに繰りかえすことで連成シミュレーションが実現された．加工の切込み量を様々に変えた実験とシミュレーションとを行った結果，切込み量が大きくなると機械構造の振動特性に起因したびびり振動が発生し，その現象を開発した連成シミュレーション技術により的確に表現できることが確認された．
このほか，5軸制御工作機械の回転軸の運動特性について詳細に調査したほか，5軸制御工作機械の各軸の消費エネルギ推定モデルを構築し，工作物の設置位置によって5軸制御工作機械の消費エネルギが変化することを構築したモデルにより推定可能であることが確認された．
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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
平成28年度には，工作機械の構造振動と送り駆動系および主軸駆動系の特性を表現可能な数学モデルを構築し，これとボクセルモデルによる切削力と加工結果のシミュレーション技術を連成させることに成功したほか，送り駆動系の消費エネルギの推定技術についても確立された．しかし，実際の現象と異なる現象がシミュレーション上で発生する場合もあり，その原因を明らかにして解決する必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，開発されたシミュレーション技術の完成度を高めるとともに，学会発表や論文の執筆を行い，その成果を国内外に広く発信する．開発したシミュレーション技術をより使いやすいものにすることで，例えばCAD/CAMシステムへの組込みが可能か検討を進める．
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| Causes of Carryover |
実験方法の工夫等により当初の見込みよりも物品費を少なく抑えることができた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究成果の発信のための学会参加費，旅費，および英文校正費にあてる．
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