| 研究課題/領域番号 |
19K12144
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| 研究機関 | 中京大学 |
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研究代表者 |
高坂 拓司 中京大学, 工学部, 教授 (80320034)
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| 研究分担者 |
稲葉 直彦 湘南工科大学, 工学部, 研究員 (90213123)
軽部 周 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70370054)
麻原 寛之 岡山理科大学, 工学部, 准教授 (50709615)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 間隙 / grazing分岐 |
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| 研究実績の概要 |
研究計画・方法を念頭に、以下の研究を行った:
1. 歯打ち振動を模擬した機械振動系の解析
昨年度、分岐パラメータを計算するための基礎的な手法の道筋を立てた。そこで本年度より、歯打ち振動を模擬した機械振動系の解析を開始した。まず、実験装置について、等価質量、減衰係数、および反発係数のパラメータ同定を行なった。次に、同系の運動方程式及び解軌道の振る舞いを定義した。また、本実験装置に観測される振舞いについて説明を与えた。最後に、数値シミュレーション結果と実験結果との対応について調査し、精度良く一致することを確認した。
2. 意図的な間隙を伴う旋盤加工法のモデル化と実装
工具を皿ばねで挟み、被削物が回転する力を受けることで工具が間隙を伴いつつ振動する旋盤加工機の実装を進めている。現時点で、装置の完成及び測定環境の準備はほぼ完成しており、実際の測定の下準備を進めている。他方、2自由度で記述したモデル化についても検討を進めている。具体的には、主分力および切削速度と工具の相対関係を鑑み、単位ステップ関数および符号関数により 4 種類の微分方程式の組み合わせで構成した。更に、工具刃先の振る舞いについてまとめ、実際にシミュレーションに使用するパラメータ設定した。解析結果としては、主分力方向のばね定数を変化させることで加工精度が向上する可能性を示し、時系列波形を用いてばね定数に対する工具変位に対する適切なパラメータ範囲を同定した。最後に、観察的ではあるものの、加工精度が向上する原因について考察した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
意図的な間隙を伴う旋盤加工法の実装について、実機が1.1[m]x1.6[m]ということもあり、大学・高専の設備を用いなければ研究が進まないが、コロナ禍の影響を受け、実験を行いにくい環境となってしまったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
1. 2020年度に続き、歯打ち振動を模擬した機械振動系の解析
強制外力の周波数を変化させることによって観測される1周期解や多周期解を解析する。また、平衡点の比率を変化させることで、質点同士が一体化する挙動を観測・解析する。最後に、grazing分岐を中心とした本系の示す力学的挙動を検討する。
2. 2020年年度に続き、意図的な間隙を伴う旋盤加工法のモデル化と実装
主分力方向のばね定数を変化させつつ意図的な間隙を伴う旋盤加工法の実データを測定する。また、加工精度が向上する理由を詳細に検討する。最後に、2020年度に行なったシミュレーション結果と比較しつつ、実機において最適なパラメータ設計を模索する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍で実験計画及びに乱れが生じ、また検討していた学会発表を行えなかったため。追加の実験材料を購入、論文投稿・学会発表を行う予定である。
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