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本研究では、三次元的に立体形状の複雑な非量産工作物に対する専用保持具をより高信頼性より迅速に設計できる手法を確立すると共に、経済性のある最適設計・製作システムを開発し、多品種少量生産における非加工時間の短縮及び部品製造原価の低減を計ることが目的とする。
したがって、本目的を達成するために、単年度の研究実施計画に沿って、具体的に次の二項目について研究を行った。
1.切削力のデータベース化
保持具設計システムを用いて保持具を設計する際には、工作物における保持点の数や保持場所の指定は、保持具の性能に大きな影響を及ぼす。そこで、本研究では、加工特徴設計手法を用いて、決められた工具を使って実際に加工できる加工特徴のみを組み合わせて部品形状を設計する。加工特徴ごとの工具-切削条件関係に基づき、実切削実験を行い、加工中に発生する最大切削力の三成分、最大切削トルク、および当該加工特徴に対するピーク値の発生位置を切削力デ-らベースに格納した。
2.保持具設計システムの試作
部品の加工精度を確保するために、加工時における工作物の安定保持が重要である。切削力による工作物の位置ズレや保持力による工作物の変形などを防ぐためには、最適な工作物保持具が要求される。特に、保持点数、工作物の保持位置や保持方式、および必要最小限の保持力の選定は、保持具の性能を大きく左右する。本研究で開発した保持具設計システムでは、加工特徴ごとに用意された切削力データベースから最大切削力の分布を求め、さらに有限要素法を用いて被加工物の加工精度と諸変形を考慮した上で、保持点数と工作物の保持位置および保持力を自動的に決定する。また、保持ユニットを適当に選択すれば、それらの組み合わせることで簡単に専用保持具を設計することができる。
今後、加工精度に影響を及ぼす切削熱・切削力・切削振動を統合的に考慮するシステムへの改良向上を行う余地がある。
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