2016 Fiscal Year Research-status Report
加工面形状計測に基づくエンドミル切削抵抗のモデルベース実時間推定手法の開発
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15K05711
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
金子 順一 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (80375584)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 一恭 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (60361391)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 切削抵抗予測 / 三次元計測 / 光切断法 / 数値制御加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度の研究では、平成２７年度に開発した工具切れ刃に対する加工対象物の除去状態推定手法を卓上のＮＣフライス機に搭載形態を検討し、試作機を開発して等高線加工における加工直前の被削物断面形状の推定を実施した。フラットエンドミルにおける切削において、軸方向切り込み深さ、および軸方向切り込み深さの推定を行い。これと高速な切削抵抗実時間推定システムを連携させることによって加工中の切削三分力の予測を行った。
卓上ＮＣフライス機への搭載形態の検討では、２本のラインレーザーを垂直に交差させこれを別のカメラで撮影して断面形状を推定するための配置形態、および画像処理システムを開発した。ＮＣフライス機のＸＹ軸に高精度なエンコーダーを搭載し、このエンコーダーから得られた軸移動量と切削時の工具進行方向に対する加工対象面の高さ情報を統合することによって加工対象物表面の局所的な３Ｄスキャニングを実施した。レーザー光の拡散反射光から、照射光の中心軸をキャリブレーションと画像処理によって推定し、加工対象面のレーザー光源からの高さ位置を連続的に導出するシステムを開発した。また、この結果を用いて加工対象物表面のポリゴン形状を生成し、これと工具刃との相対的な位置関係を推定することで、計測位置に工具が移動した瞬間の切削断面積の推定を行うシステムを開発した。
検証実験では、フラットエンドミルを用いた場合に、溝形状および壁形状の加工において、切削抵抗の推定が可能となることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の研究計画では、３軸制御のＮＣフライス機に加えて、同時５軸制御マシニングセンタにおいて、同様に加工直前の加工対象面形状の計測を行うための計測システムの試作を実施する予定としていた。しかしながら、当初使用予定のマシニングセンタにおいてトラブルが発生し、ＣＮＣコントローラからの同時に取得できる各軸位置が３軸に限定されてしまい、同時５軸加工における推定ができなかった。こちらの問題については、ＣＮＣコントローラーからの軸位置取得のための通信手段を別の方法に変更し、回転軸および旋回軸についても主軸姿勢を取得するシステムの開発を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度の研究では、前年度に実施できなかった同時５軸制御マシニングセンタ上への計測システムの搭載を進め、ＣＮＣコントローラからの軸位置の取得に加えて、当初の研究計画にあった工具送り速度の事前オーバーライド機能の開発を進める予定している。
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| Causes of Carryover |
当初計画では、昨年度前半に実施した同時３軸制御ＮＣフライス機上での実証実験に引き続き、同時５軸マシニングセンタににおいて、多軸加工を対象とした対する計測システムの検証を実施する予定としていた。昨年度後半の実施において、研究者の研究室のマシニングセンタの通信仕様の調整が遅れたため、搭載が遅延し、当該機種で使用予定であった切削動力計の仕様が決定できなかった。そのため購入を次年度に延期し、次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度の研究では、同時多軸制御マシニングセンタに対しての搭載を進めるため、ＣＮＣコントローラとの通信システムを新たに追加し、これをもとに搭載しての実験を行う予定としている。その際、切削動力計の仕様を早期に決定し、本年度後半の実証実験に先立って昨年度後半に予定していた切削動力計の導入を行う。
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