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Study on High Precision Wire EDM Simulation using Wire Displacement Measuring Sensor

Research Project

Project/Area Number 18H01346
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Kunieda Masanori  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90178012)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2018: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
Keywordsワイヤ放電加工 / シミュレーション / ワイヤ変位センサ / 加工精度 / 加工反力 / ワイヤ振動 / インプロセス測定 / スクイーズ効果 / 放電位置検出 / 放電遅れ時間
Outline of Final Research Achievements

During wire electrical discharge machining (WEDM), various forces like discharge reaction force, electrostatic force, electromagnetic force, and drag force due to fluid flow cause vibration and deflection of the wire electrode, exerting a large impact on machining accuracy. Therefore, a WEDM simulation was developed to calculate the behaviors of the wire electrode to obtain the workpiece shape. Parameters which are difficult to measure directly, such as the discharge reaction force and drag force, were obtained from the inverse problem method so that the vibration and deflection of the wire electrode measured using an optical sensor coincided with the calculated ones. Since these parameters may change during machining depending on the cutting depth and workpiece thickness, the parameters should be changed adaptively based on the wire displacement measurement. This method was applied to the machining of a stepped workpiece and the accuracy of the simulation was evaluated.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ワイヤ放電加工は金型製作や、航空機、医療部品などの高精度加工に広く使用され、その加工精度は±1ミクロンの水準に達する。ただし、ワイヤ電極は直径が0.2mm以下の黄銅ワイヤなので、加工液を噴流するだけで数十ミクロンの振幅で振動する。しかも、放電による気泡の爆発的な膨張や、静電力、電磁力などの作用により、ワイヤは大きくたわみ、かつ振動する。従って、高精度加工の達成には、経験に基づく加工条件設定に頼らざるを得ない状況である。よって、計算したワイヤ挙動から加工形状を予測するシミュレーションを開発できれば、従来は経験と試し加工の繰返しに頼っていた条件設定を自動化し、さらなる加工精度の向上が可能となる。

Report

(4 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] 放電加工プロセスのシミュレーション2022

    • Author(s)
      国枝正典
    • Journal Title

      電気加工学会誌

      Volume: 56, 141 Pages: 2-9

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] In-Process Simulation of Wire Electrode Displacement in WEDM using Optical Sensor2019

    • Author(s)
      Kazuki Shibata, Masanori Kunieda
    • Journal Title

      J. JSPE

      Volume: 85, 10 Issue: 10 Pages: 879-884

    • DOI

      10.2493/jjspe.85.879

    • NAID

      130007723993

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ワイヤ放電加工における流体力がカーフ幅に及ぼす影響について2022

    • Author(s)
      澤田智寛、国枝正典、松浦紘平、塙 智仁
    • Organizer
      2022年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ワイヤ放電加工における工作物への接近時のワイヤ電極挙動について2021

    • Author(s)
      澤田智寛、国枝正典、松浦紘平、塙 智仁
    • Organizer
      2021年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 加工中のパラメータ更新によるワイヤ放電加工シミュレーション精度の向上2021

    • Author(s)
      澤田智寛、国枝正典、松浦紘平、塙 智仁
    • Organizer
      電気加工学会全国大会(2021)講演論文集
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 段差のある工作物のワイヤ放電加工シミュレーション2020

    • Author(s)
      澤田智寛、国枝正典、松浦紘平、塙 智仁
    • Organizer
      電気加工学会全国大会(2020)講演論文集
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ワイヤ変位センサを用いたワイヤ放電加工のインプロセスシミュレーション2019

    • Author(s)
      柴田一貴、国枝正典
    • Organizer
      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 光学式センサを用いたワイヤ放電加工のインプロセスシミュレーション2019

    • Author(s)
      柴田一貴、国枝正典、山田邦治
    • Organizer
      電気加工学会全国大会(2019)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 光学式センサを用いたワイヤ放電加工におけるセカンドカット時のワイヤ電極挙動測定2019

    • Author(s)
      青山高至、柴田一貴、国枝正典
    • Organizer
      2019年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 光学式センサを用いたワイヤ放電加工におけるファーストカット時のワイヤ挙動測定2018

    • Author(s)
      柴田一貴、国枝正典
    • Organizer
      2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] In-process simulation of wire electrode displacement in WEDM using optical sensor2018

    • Author(s)
      Kazuki Shibata, Masanori Kunieda
    • Organizer
      The 17th International Conference on Precision Engineering
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光学式センサを用いたワイヤ放電加工におけるワイヤ電極挙動測定2018

    • Author(s)
      柴田一貴、国枝正典
    • Organizer
      電気加工学会全国大会(2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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