テクスチャ付き自由曲面金型の非加工時間短縮に向けた超精密切削加工システムの開発
| Project/Area Number |
18H01347
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
中本 圭一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90379339)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹原 弘之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00205882)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 超精密切削加工 / セッティング誤差 / 金型加工 / マイクロテクスチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
汎用的な工作機械を使用する場合に産業用ロボットを用いてワークのセッティングや取外しを自動化した例は珍しくないが，超精密切削加工では要求される精度が極めて高いため未だに人手による作業が常識となっている．これを打開するために，自由度の高い産業用ロボットを用いた工具とワークの脱着によるセッティングの自動化を目指した．
産業用ロボットの繰返し位置決め精度は一般に数十マイクロメートル程度と低く，ナノレベルの分解能を有する超精密加工機で高精度に加工するためには，工具とワークの機上での位置を正確に検出して補正するためのNCプログラムの修正が不可欠である．また，工具とワークを脱着できる新たなジグの開発も必要になる．そこで，これまでに開発してきた自律型工作機械に具備しているプローブ接触式の機上計測機を用いて高精度に位置を検出し，考案した誤差補正法でNCプログラムを修正できるようにした．また，工具やワークなどを掴むハンド，設置する真空チャックやイケールを新たに複数開発し，実現し得る位置決め精度との関係を調査した．
超精密加工機は，一般に非常に高い分解能で位置決めできるが，精度を重視した工作機械のため速度には限界があり，小径工具による小さい負荷を前提としているため剛性も比較的低い．そこで，製造リードタイムの大幅な短縮を実現するため，汎用的な工作機械で荒加工を施して，高精度なものの低速な超精密加工機は重要な仕上げ加工にのみ注力させることを目指し，超精密加工機上で荒加工後のワークの正確な位置合わせに取り組んだ．
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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
当初の計画通り，超精密切削加工における工具とワークの機上での位置を正確に検出して補正するためのNCプログラムの修正により，産業用ロボットを用いた工具とワークの脱着によるセッティングを実現できたため．
また，超精密加工機上での荒加工後のワークの正確な位置合わせに取り組み，抜本的な製造リードタイムの短縮への目途が立ったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
自由曲面にマイクロテクスチャを付与するとCADモデルは極端に重く，小径工具で加工すると必然的に工具経路は長くなるため，微小な直線補間の集合となる工具経路の生成には相当の時間を要している．そこで，これまでに考案した工程設計及び工具経路生成手法を基に，CADモデルを用いることなく自由曲面とテクスチャの光学的な設計式から直接的に工具経路を生成する手法を考案する．また，加工順とともに工具走査方向や工具姿勢を最適化することで，工具経路生成だけでなく加工時間の短縮も目指す．
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
