| 研究課題/領域番号 |
15K05856
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
中野 寛 東京工業大学, 工学院, 准教授 (70433068)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 自励振動 / びびり振動 / エンドミル加工 / 被削材強制加振 |
|---|
| 研究実績の概要 |
平成28年度は、時間遅れ量変動によるびびり振動抑制効果を得るための最適な加振振動数の導出と切削実験による検証を行なった。
エンドミル工具切れ刃の接線方向加振による時間遅れ変動量の近似式を算出し、時間遅れ変動振幅が最大となる加振振動数において、びびり振動抑制効果が最大となることを予測した。次に遅延微分方程式の安定解析を行い、予測した最適な加振振動数でのびびり振動抑制効果を検証した。解析の結果、予測した加振振動数において、びびり振動抑制効果が最大となることを確認した。
次に、時間遅れ量変動を実現する実験装置を製作した。被削材を工具切れ刃接線方向に加振するため、被削材を保持する加振台を製作した。加振台は屈曲構造を有する一体成型加工された冶具で、2つの圧電アクチュエータを直交する2方向に配置し、これらを独立して駆動して、直交する2方向を回転周期に同期させて加振した。主軸ヘッドに取り付けた回転検出センサを用いて工具切れ刃の切込み開始位置を1回転ごとに補正して、2方向の加振信号振幅を変調させることで切れ刃の接線方向を加振し時間遅れ量を変動をさせた。切削加工試験では、非加振時のびびり振動発生限界を求め、次に、加振振動数を変えて加工試験を行い、近似式から得られたびびり振動抑制効果が最大となる最適加振振動数と比較した。その結果、実験においてもびびり振動抑制効果が最大となる最適な加振振動数を確認し、従来の回転数変動切削に比べ高周波で加振した場合も十分なびびり振動抑制効果を確認した。しかし、予測した最適加振振動数と定量的には一致しなかった。今回設計した加振ステージは2方向の振動特性に差があり、アクチュエータによる入力信号に対して応答に差が生じ、加振振幅を2方向で等しくできなかったことが近似式と実験との誤差の原因と考えている。加振台の改良については次年度引き続き検討していく予定である。
|
| 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
平成28年度から平成29年度に研究計画を変更した、時間遅れ変動切削によるびびり振動抑制効果の検証実験を予定通り行い、数値解析により予測したびびり振動抑制効果の確認および、びびり振動抑制効果が最大となる加振振動数を導出することができた。当初の研究計画2年目までに実施予定の内容をすべて完了することができた。
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度は時間遅れ量変動切削を実現する実験装置を製作し、加工試験によりびびり振動抑制効果とびびり振動抑制効果が最大となる加振条件を確認したが、解析で得られた加振振動数と差が生じた。平成29年度は、加振ステージの振動特性の変更やピエゾアクチュエータの配置を見直し、加振ステージの改良を行い、加振ステージの2方向の励振変位の差が生じた問題の解決に取り組む。また、びびり振動抑制効果が得られた加振条件で加工した際の被削材の加工面やエンドミル工具切れ刃の観察を行い、加工面精度や工具摩耗への影響を実験で検証する。また、加工面精度や工具摩耗への影響を最小限に抑えて、びびり振動発生限界となる軸方向切込み深さを最大にする最適な加振条件を明らかにする。本研究課題の成果を学術雑誌に投稿し、総括を行う。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
平成28年度に実施した加工試験で使用する工具や被削材の購入費が、当初の想定よりも安く購入できたため、次年度使用額(\7,494)を繰り越した。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に繰り越した分は、平成29年度に実施予定の加工試験で使用する被削材や工具の購入費に使用する予定である。
|
