2019 Fiscal Year Annual Research Report
切削加工におけるびびり振動の常識を覆す切削工具の逃げ面テクスチャ設計
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19H02041
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
鈴木 教和 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00359754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
社本 英二 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20216146)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 切削加工 / びびり振動 / 切削工具 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
提案手法を実現するには，切削工具の逃げ面テクスチャにより，効果的にプロセスダンピングを発現する新技術を開発する必要がある．そこで，2019年度は以下の研究を実施した．
１．プロセスダンピング現象のFEMシミュレーション技術の開発
有限要素法解析技術を活用し，任意の工具形状に対して振動が生じた際に逃げ面に作用するプロセスダンピング力を，シミュレーション上で取り出す技術を開発した．有限要素法解析では，2次元切削に基づき材料の弾塑性変形挙動と熱・ひずみ速度依存性を考慮した所望の切削シミュレーションを実施した．解析において，不連続なテクスチャ形状がシミュレーションの不安定化を引き起こす問題が生じたが，これを回避する手法を確立し，テクスチャの有無にかかわらずプロセスダンピング現象の解析を実現することに成功した．検討の結果，テクスチャ工具では，時間遅れを伴う非線形な逃げ面接触現象が生じることを明らかにした．
２．プロセスダンピング現象のモデルベース高速シミュレーション技術の開発
有限要素法解析による検討の結果を参考に，振動と力の関係を与える高精度プロセスダンピングモデルを構築した．時間遅れの影響を考慮するため，周波数領域において複素表現するプロセスダンピング係数をモデル化した．さらに，びびり安定性に対する実部と虚部の影響を分析し，虚部の影響が支配的となることを明らかにした．また，プロセスダンピングの影響を考慮した周波数領域・時間領域シミュレータを開発し，有限の振動振幅で準安定状態に到達する加工現象の基本的な推定手法を開発した．
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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
当初予定していた通り，最初に有限要素法解析を活用したプロセスダンピング現象のシミュレーション技術を開発し，実験的には得ることが極めて難しい振動と力の関係を推定する手法を確立した．さらに，この結果の分析に基づくモデル化を検討し，プロセスの時間領域・周波数領域の解析を実現する基礎技術を開発した．今後はこれを利用したテクスチャ形状の最適化に取り組むことができる．このため，予定通り研究を進展することで，今後の発展が期待できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，2019年度に得られた成果を踏まえ，提案手法の実現を目指して，主に以下の検討を実施する．これにより提案手法の開発を一歩ずつ進め，評価結果に基づき適宜修正を行いながら，提案する究極のびびり振動抑制技術の確立に挑戦する．
１．高切削速度領域でプロセスダンピングを発現するテクスチャ形状や配置の最適設計
２．基礎的な旋削プロセスを対象としてその効果の実験検証
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