2020 Fiscal Year Annual Research Report
A 5-DOF Controlled Magnetic/Piezoelectric Hybrid Drive Actuator for Non-traditional machining
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18K03914
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| Research Institution | Nippon Institute of Technology |
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Principal Investigator |
張 暁友 日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (30431985)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 機械要素 / 磁気浮上 / アクチュエータ / 放電加工 / レーザ加工 / 研磨加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず，磁気浮上アクチュエータを研磨加工への適用を検討した．工作機械のベッドのような滑り移動を行う金属平面の摩擦抵抗を減らす場合は，摩擦面にテクスチャ加工が施される．このため本年度では，磁気浮上アクチュエータを用いて金型表面に任意のテクスチャ創成を試みた．所望のマークの深さを得るために，まず除去深さと研磨力及び研磨時間の関係を検討した．それから，提案アクチュエータを加工機に取り付け，電着ダイヤモンドビットを利用し，長方形模様や台形模様のテクスチャの創成が実現できた．実験結果から，磁気浮上アクチュエータより研磨工具の多自由度方向の運動を制御することにより，任意な模様のテクスチャを創成できることが明らかになった．
また，磁気浮上の５自由度精密位置決め機能を着目し，レーザ加工への応用を試みた．まずアシストガス用ノズル中心軸に対し，レーザビームの光軸を偏心させることにより，アシストガスへの影響を検討するため，レーザ切断加工をモデル化し，有限要素法を用いた流体解析よりシミュレーションを行った．シミュレーション結果から偏心量の増加とともに，ガス噴出速度も加工物に到達するときの速度も大きくなることが明らかになった．また，レーザビームの光軸の偏心により，加工速度と加工精度への影響を検討するため，YAGレーザ加工機を用いて切断加工の基礎実験を行った．レーザビームの偏心により，加工時に発生した溶融物の流れをコントロールでき，加工速度と加工精度を向上できることが明らかになった．
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