| 研究課題/領域番号 |
22K03860
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
小谷野 智広 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (20707591)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 電解加工 / パラレルメカニズム / 走査電解加工 / 高速走査 / NC / 数値制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気化学現象を利用した加工方法である電解加工において，工具電極を走査して加工を行うNC電解加工は，通常の電解加工よりもフレキシブルな形状加工が可能という利点を有する．本研究では，従来の工作機械よりも高速駆動が可能なパラレルメカニズムを用いたNC電解加工機を開発し，従来よりも高速な工具電極走査により，3次元複雑形状を高速・高精度に加工可能な電解加工を実現する．
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| 研究実績の概要 |
電解加工は電気化学的加工法であり，単純形状の工具電極を数値制御によって移動させることで加工を行う方法が走査電解加工である．本研究では，新たに開発した3自由度パラレルメカニズムを用いた電解加工機を用いて走査電解加工を行い，加工特性を調査した．100 mm程度の長い走査範囲の加工において，印加電圧一定の定電圧モードと，加工中に流れる電流が一定となるように電圧が制御される定電流モードで加工を行い，加工精度を調査した．その結果，加工量のばらつきの低減のためには，定電流モードが有用であること分かった．また，工具電極をXY方向に走査した場合の加工形状シミュレーションを行った．工具電極が静止した状態で加工を行い，それにより得られた加工形状を単位除去形状とする．この単位除去形状と，XY平面上での滞留時間分布から畳み込み積分を行い，予測される加工形状を得る．ポケット加工において，シミュレーション結果と実際の加工形状を比較した結果，加工形状はおおよそ一致した．さらに，目標とする加工形状と単位除去形状から，逆畳み込みにより滞在時間分布を求めることができた．しかし，実際の加工深さとシミュレーションで得られた形状には差が生じた．この理由として，シミュレーションで用いた単位除去形状は実際の加工で一定ではなく，加工深さなどによって変化していることが考えられる．この対策として，加工形状が変化した場合の単位除去形状を，電場解析によるシミュレーションによって求めることや，加工誤差を機上で測定し，追加工を行うことが考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
走査速度などの加工条件が加工精度や表面粗さに与える影響が明らかになってきている．また，単位除去形状と滞在時間分布から加工形状を求める順方向シミュレーション，および目標とする加工形状と単位除去形状から滞在時間分布を求める逆方向シミュレーションの両方が行えている．ただし，実際の加工形状とシミュレーションで得られた形状に誤差がある．
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| 今後の研究の推進方策 |
設定した工具経路から加工形状を推定するシミュレーションは行えているが，実際の加工結果とシミュレーションで得られた形状にはどうしても誤差がある．そこで，電解液ジェットを用いた手法により加工形状の機上測定を行い，追加工による補正を行うことを試みる．また，3自由度パラレルメカニズムに，さらに2軸を追加した5自由度パラレルメカニズムNC電解加工機を開発する．5自由度の加工により，傾斜面や球面の加工において，より良好な加工精度となることが期待できる．
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