被削材強制加振による時間遅れ量変動を利用した再生びびり振動抑制法の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05856
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中野 寛 東京工業大学, 大学院理工学研究科(工学系), 准教授 (70433068)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 自励振動 / びびり振動 / エンドミル加工 / 被削材強制加振

Outline of Annual Research Achievements

近年，エンドミル加工技術の発展により，薄肉筐体やタービン翼等の低剛性部品のエンドミル加工が可能となった．しかし，加工時に再生びびり振動が発生しやすくなるため，切込み量を小さくして加工せざるをえないのが現状である．加工効率を上げるためには，低剛性被削材に生じる再生びびり振動の抑制技術が求められている．低剛性被削材の再生びびり振動抑制対策の難点は，加工経路に干渉しないように動吸振器などの制振装置を取り付けなければならないことが挙げられる．再生びびり振動は時間遅れに起因する自励振動である．時間遅れ量を変動させることで自励振動の成長を抑制可能であり，主軸回転速度を変動させることで再生びびり振動を抑制する手法が知られている．しかし，変動周波数は数Hz以下に限定され，高速回転域では抑制効果は低い．そこで本研究では，被削材を2方向に強制加振することで主軸回転速度を変えることなく，時間遅れ量を高周波で変動させ，加工面精度を維持しながら，びびり振動発生限界となる切込み深さを最大にする最適な時間遅れ量変動条件を明らかにする．
研究初年度は，切削加工実験を行ない，時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果を実験的に検証する予定であったが，研究計画を見直し，先に数値解析を行い，時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果の検証を行なった．被削材を送り方向およびその直交方向に切れ刃回転角に同期して変位励振し，切れ刃と被削材の相対速度を周期的に変動させるモデルを構築し，時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果を確認した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果は確認したが，再生びびり振動を抑制するための時間遅れ量の最適な変動条件（変動周波数および変動振幅）は導出できなかったため，当初の計画よりやや遅れていると判定した．

Strategy for Future Research Activity

時間遅れ量変動を考慮した遅延微分方程式の安定解析を行ない，主軸回転数の違いに対する，再生びびり振動抑制効果の高い時間遅れ量の最適な変動周波数と変動振幅の条件を明らかにする．また，平成27年度の解析結果を踏まえて，平成28年度は，時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果の実験による検証も行う．

Causes of Carryover

昨年度は，切削加工実験を行ない，時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果を実験的に検証する予定であったが，研究計画を見直し，先に数値解析を行ったため，切削加工実験に必要な経費を使用せず，「次年度使用額」（299,220円）が生じた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

昨年度に計測機器およびピエゾアクチュエータは購入済みであるので，今年度は切削加工実験を行なうための工具や被削材，実験装置治具の加工費に使用する予定である．