2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of Coupled Dynamic Behavior between Machine Tool Dynamics and Cutting Force
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18H01350
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西田 勇 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40776556)
白瀬 敬一 神戸大学, 工学研究科, 教授 (80171049)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 工作機械 / 振動特性 / 切削力 / 連成シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数値制御工作機械で切削加工を行うとき，数値制御工作機械の動的な挙動と切削力との間には複雑な力学的関係がある．その中には，工作機械の構造振動，主軸および工具系の振動，送り駆動系や主軸駆動系の特性，案内面や軸受の摩擦特性，切削プロセスといった，制御系や電気回路の特性から機械系の特性に至る全ての要素が含まれる．本研究の目的は，それら加工に関わるすべての要素を詳細にモデル化して統合したシミュレーションを行うことで，工作機械の特性と切削力との間の動的な連成挙動を明らかにすることである．
本研究では，これまでに，案内面の非線形摩擦特性や機台支持部の防振ゴムが工作機械の振動特性に及ぼす影響を明らかにし，それらの影響を考慮したモデルの構築に成功したほか，加工中に加振試験を行って工作機械の加工中の振動特性を評価するための方法を開発し，その方法を用いて加工条件を変えた時の工作機械の振動特性の変化を明らかにした．
その結果，ボールねじやリニアガイドの非線形摩擦特性が加工中の振動特性と加工のびびり安定性に大きな影響を及ぼしていること，そして工具と工作物との間の接触も加工中の工作機械全体の振動特性に大きな影響を及ぼしており，工作物に接触する工具切れ刃の長さが加工中の振動減衰性に影響を及ぼしていることが明らかとなった．また，工具と工作物との間の接触による影響を考慮した事件領域の連成シミュレーションを試み，一定の加工条件下において実際の加工現象を的確に表現することに成功したが，加工中に発生する振動現象とそれに影響を及ぼす因子の全貌を解明するまでには至らなかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに，案内面の非線形摩擦特性や機台支持部の防振ゴムが工作機械の振動特性に及ぼす影響を明らかにし，それらの影響を考慮したモデルの構築に成功したほか，加工中に加振試験を行って工作機械の加工中の振動特性を評価するための方法を開発し，その方法を用いて加工条件を変えた時の工作機械の振動特性の変化を明らかにした．これに加えて，加工現象と工具の変形と振れ回りを考慮したモデルの構築とシミュレーションを行う予定であったが，シミュレーションの計算に想定以上の時間がかかることがわかったほか，より高精度な実験と検証を行う必要が生じた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，加工現象と工具の変形と振れ回りを考慮したモデルの構築とシミュレーションを行うための方法を確立するとともに，実験結果とシミュレーション結果との比較検証を行ってシミュレーション方法の妥当性を検証する．実験とシミュレーションの両面から加工中の振動現象に対する理解を進め，加工中の工作機械の振動特性に影響を及ぼす因子の評価と，加工中に生じる機械構造，駆動系および切削力との間の相互作用を明らかにすることで，より高い切削能力や高精度な加工方法や工作機械の姿の提案を試みる．
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| Remarks |
研究者が所属する研究室のホームページ
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Research Products
(7 results)
