2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of self-excited chatter with mode coupling using real-time simulation of cutting process
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17H03157
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松原 厚 京都大学, 工学研究科, 教授 (80243054)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 切削加工 / びびり振動 / 加振 / 動特性 / 分岐現象 / 工作機械 / エンドミル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
薄肉ワーク振動系と回転主軸振動系を対象にして，自励びびりにおけるモードカップリング構造を調査するための実時間シミュレーションシステムを構築した．計画していた実時間シミュレーションでは，回転数に対応した周波数ごとに実験を行わなければならず，効率が悪いため加振パターンの基本周波数を掃引する方法を考案して調査を行った．
薄肉ワーク振動系の解析のために圧電素子を用いた離散接触型負荷装置を用いた調査を行った．薄板の振動特性と加振系とのカップリング系の振動特性の解析を目的とし，エンドミル切削の実時間シミュレーションを行った．切削抵抗を模擬した加振パターン指令（アップカット，ダウンカット）を圧電素子に指令し，基本加振周波数を掃引して発生する振動と実加工で発生する振動を相図と周期プロットで解析して比較を行った．その結果，ダウンカットの実時間シミュレーションでは，加振の基本周期成分だけでなく，2倍と3倍の周期を持つ振動（Period-2, -3）など，不安定な切削振動に類似した振動が観察され，その発生領域が実加工条件の不安定領域と同じであることがわかった．また，このような振動が発生する場合，従来の再生理論で説明されるHopf分岐だけでなく，加振ヘッド（工具刃先）がワークから離れる現象（Fly-over）が顕著になることがわかった．
回転主軸振動系の解析のために電磁力を用いた非接触負荷装置を開発して，エンドミル切削の実時間シミュレーションを行った．切削モデルで計算した切削抵抗パターンの基本加振周波数を掃引して加振を行って振動を分析した．この場合，薄肉ワーク振動系で得られた不安定な振動は観察されなかったが，主軸の振れ周りが電磁力（実加工においては切削力）の変動をもたらし，加振周波数の側帯波と観察され，新たな振動源となることが示唆された．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
