2021 Fiscal Year Research-status Report
High precision and high quality machining by machining error correction based on mathematical model of real feed speed of machine tool axes
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20K04198
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
青山 英樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (40149894)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 工作機械 / 加減速制御 / 高速加工 / 高精度加工 / ブロック処理時間 / 工具経路 / NCプログラム / 曲面加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，令和2年度～令和4年度の3カ年で実施が計画されており，令和2年度では，CNC工作機械の加減速制御時の各軸の送り速度の数理モデル（速度モデル）を構築し，切削経路の各点における切削工具の実送り速度を予測する方法を確立した．令和3年度では，令和2年度の成果を基に，以下の（１）～（５）の方法・手順により，切削経路各点における切削工具たわみの大きさ（切削工具変形量）と方向（切削工具変形方向）を予測する成果が得られた．
（１）令和2年度の研究成果である各軸の送り速度の数理モデル（速度モデル）を基に，切削経路の各点における切削工具の実送り速度を予測した．（２）切削経路各点において，予測した切削工具の実送り速度より，1回転中の微小回転角度ごとの切削除去体積を算出した．（３）切削動力計を用いて，被削材の比切削抵抗（単位体積当たりの切削抵抗）を事前予備実験により求めた．（４）前述の（２）と（３）の結果より，切削経路各点において，1回転中の微小回転角度ごとの切削抵抗ベクトル（切削抵抗の大きさと方向）を算出した．（５）切削工具を片持ち梁モデルと仮定し，前述の（４）で得られた切削抵抗ベクトルが切削工具先端に作用したとして，切削経路各点で微小回転角度ごとにおける切削工具たわみの大きさ（切削工具変形量）と方向（切削工具変形方向）を求めた．
また，切削抵抗ベクトル（切削抵抗の大きさと方向）の予測精度を向上させるために，切削工具（ボールエンドミル）の切刃の各点におけるすくい角を測定により求め，切刃位置におけるすくい角を算出する予測式を導出した．
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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
研究計画は予定どおりに実施でき，当初想定していた成果が得られた．
当初，想定してた令和3年度の成果は，切削経路各点における切削工具のわたみ量（切削工具変形量）とたわみ方向（切削工具変形方向）を予測することであるが，その予測においては，切削工具のすくい角が大きな影響を及ぼす．当初は，一定のすくい角で予測することを計画していたが，切削工具切刃の各点ですく角を測定し，切刃位置によるすく角を導出する予測式を定式化し，切削工具のわたみ量（切削工具変形量）とたわみ方向（切削工具変形方向）の予測精度を向上した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，令和2年度（2020年度）～令和4年度（2022年度）の3カ年で実施が計画されている．令和3年度（2021年度）では，当初の計画以上の成果が得られた．
令和4年度（2022年度）では，当初の計画の研究を予定どおり実施するとともに，令和2年度（2020年度），令和3年度（2021年度）に当初の計画以上に得られた成果を基に，当初の研究計画に対して，『ブロック処理時間を基にした曲面の高速・高精度加工システムの開発』を実施する計画を追加する．
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症のため，旅費の支出が制限されたため，次年度使用額が生じた大きな理由である．
次年度使用額は，次年度の研究計画をさらに推進するために，市販CAMシステムとの比較検証を実施する計画を加え，そのための経費として使用する．
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