2020 Fiscal Year Research-status Report
Study of optimization of steady rest in cylindrical traverse grinding
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20K04194
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
大西 孝 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (90630830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 一仁 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (10223918)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 円筒トラバース研削 / 研削抵抗 / 長尺工作物 / 形状誤差 / 弾性変形 / 連続体モデル / 振れ止め |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では長尺工作物の円筒トラバース研削を研究対象として、次の3つを主な研究目標としている。a) 最適な振れ止めの設置位置と個数および研削条件の決定手法の確立、b) 振れ止めを押し込んでいる点で生じる工作物の段差を解消する手法の確立、c) 微小なテーパ形状の付与
研究初年度の2020年度はa)およびb)の研究課題に取り組み、成果を得られた。
まず、a)の目的を達成するために、研削中に工作物へ作用する背分力（法線方向研削抵抗）から工作物の弾性変形挙動を求めるために、振れ止めと両センタを支点とする連続体モデルを構築した。実測された背分力を入力として、工作物の弾性変形量を求めたところ、研削後の工作物の形状誤差と良好な対応が得られたことから、長尺工作物の形状誤差の主要因は、背分力による弾性変形に依ることを明らかにした。
また、b)については、振れ止めの設置位置において、工作物のトラバース（軸方向の移動）を一時的に止め、振れ止めと工作物の接点において生じる段差を解消する手法を考案した。振れ止めが工作物に接している点を砥石が通過すると、工作物の外径が小さくなり、振れ止めと工作物の間にすき間が生じるため、工作物の弾性変形量が急激に大きくなり、段差が生じる。そこで、振れ止めの設置位置でトラバースを一時的に停止させ、工作物が十分に弾性回復してから、背分力が大きくならないようにゆっくりとトラバースを再開させることで、段差が解消できることを研削実験により明らかにした。
これらの結果から、適切な使用方法の指針が明確になっていない振れ止めの使用方法を工学的に検討し、長尺工作物の形状誤差を改善することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に示したとおり、本研究の申請時に記載した3つの目標のうち、2つの目的をすでに達成した。
まず、研削中の工作物の弾性変形挙動を明らかにするために、振れ止めを考慮した連続体モデルを構築し、実際の形状誤差と近い結果を得られた。さらに、このモデルを生かして形状誤差を低減できる研削条件を明らかにした。それによると、振れ止めは工作物から砥石が抜ける側の端部に設置することで研削中の工作物の弾性変形を研削の最終期まで抑えることができ、さらに、砥石が抜ける際の工作物の弾性回復の影響も小さいことがわかった。
さらに、振れ止めを中央に設置した際に、振れ止めの設置位置で生じる段差をスパークアウト工程を設けることで解消できることを確認した。また、スパークアウトからトラバースに移行する際に、弾性変形量を増大させないようなトラバース速度の設定を検討し、研削実験により、段差の解消と形状誤差の改善が可能であることを確認した。
これらの結果から、当初は二年かけて実施する予定であった目標のa)およびb）の大部分を一年で実現したため、本研究は計画以上に順調に進行していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は応用課題である c) 微小なテーパ形状の付与 に取り組む。
基礎的な実験として、工作物の両端にクラウニングのようなテーパ形状を付与するのではなく、片テーパ（工作物の直径が徐々に大きくなっていく）の形状付与を試み、研削抵抗とテーパ量の関係を実験により取得することで目標とするテーパ形状を実現できる研削条件の設定手法の検討を行う。
また、a)の振れ止めの設置位置の検討については、工作物の両端部で生じる砥石と工作物が干渉を始める、あるいは砥石が工作物から離れる際に生じる過研削なども考慮に入れて検討を行う。さらに、b)の振れ止めの設置位置におけるスパークアウト時間の設定については、工作物が弾性回復する状況を精密に計測し、スパークアウト時間の決定指針を模索する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの感染拡大に伴い、参加を予定していた国際会議（LEMP2020、米国）の現地開催がキャンセルされるとともに、国内学会や研究打合せもオンラインでの実施となったため、旅費の使用が当初予定と比べて大幅に減少した。また、大学における感染症対策により、4月から6月にかけて研究が実施できない期間があり、工作物の材料費などが予定を下回った。
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