形状創成放電加工用電極消耗予測システムの実験計画法援用による高精度化

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26420053
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 水垣 善夫 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (50174016)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 加工学 / 放電加工 / 実験計画法 / 最適化 / 条件探索 / L18直交表

研究実績の概要

形状創成放電加工用電極消耗予測システムの実験計画法援用による高精度化
【研究目的】棒状電極を用いた形状創成放電加工法は電極消耗予測の精度が低いために実用化への目処が立っていない。低い予測精度の原因として、電気加工条件だけでなく棒状電極半径や電極回転数など多くの因子が影響していることによる実験結果のばらつきの大きさが指摘されている。本研究では実験計画法で用いられるL18直交表を用いた実験により、電極消耗率に影響する因子とその水準の同定を行い、電極再整形のタイミングを決定できるように電極消耗予測の精度を上げ、電極消耗シミュレータを開発することを研究目的としている。
【研究実施計画】平成２６年度はL18直交表を適用する電気加工条件等の因子と各水準の選定を行う。
【研究実績概要】研究計画当初に想定した８因子は、(1) 電極極性(正・逆), (2) 無負荷電圧, (3) 電流ﾋﾟｰｸ値, (4) 放電時間, (5) ﾃﾞｭｰﾃｨﾌｧｸﾀ、(6) 電極半径, (7) 電極回転速度, (8) 対向面積比であったが、平成２６年度の検討により(6)(7)(8)は電極半径・電極回転速度・対向面積比ではなく、(6) 電極回転速度, (7) 加工平面加工深さ, (8) 加工平面法線角度を因子とした。理由は、加工面の傾き等の形状情報を考慮するためである。L18直交表の場合、第１因子を２水準とし、それ以外を３水準としており、形状創成放電加工の文献調査の結果および九州工業大学での過去の実験条件を参考として、水準は具体的には、(1)正極性, 逆極性、(2)80,90,100 V、(3)10,15,30 A、(4)50,100,150μs、(5)40,60,80 %、(6) 200,400,600 rpm、(7) 0.1,0.5,1.0 mm、(8) 55,75,90°とした。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度の研究計画の主目標はL18直交表を適用する際の因子と水準の選定であり、その意味では概ね計画通りであるが、初年度第４四半期から２年次通年の目標である放電加工実験の実施が遅れている。その主な理由は実験材料の調達遅れや実験用放電加工電極の製作の遅れなどである。

今後の研究の推進方策

本研究題目に関連する課題を研究テーマとする学部生・大学院生の理解が進んできており、放電加工実験を早急に開始できる見込みである。放電加工実験は１回ごとの実験に時間がかかるため、現在の遅れを取り戻すためにも早急に実験準備を行う。なお実験用放電加工電極は過去に製作した形状と同一であり、加工用NC命令を再利用できるため、実験材料の調達が出来次第、実験用電極の製作ができるものと考えている。

次年度使用額が生じた理由

研究開発初年度は実験計画法に基づくL18直交表で使用する因子および水準の検討・決定が主要な研究内容であり、第４四半期から実験を行うことにしていた。実験で使用する電極材料、被加工材料、センサー関係消耗品などの経費が物品費で大きな割合を占めていたが、L18直交表の検討に時間が掛かり、放電加工実験にまで至らなかったために材料等の発注を行わず、その結果未執行経費が発生した。

次年度使用額の使用計画

放電加工実験に取り掛かる下準備が出来たため、早急に電極材料等の発注を行い、電極整形加工および実験装置の調整等を開始し、実験に取り掛かる。実験は１年を通して行う予定であり、実験結果の検討・考察に基づく最適加工実験条件の推定等は研究期間２年次末から３年次前半にかけて行う予定である。実験データの積み上げを急ぎ、研究を予定通り進捗させる計画である。