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加工点工作物変位を最小化する切削プロセスの設計

机译：加工点切削过程的设计可最大程度地减少工件位移

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摘要

切削抵抗よって生じる工具や工作物の変位は，加工精度や工具寿命に影響を与える．工具一工作物間の変位が問題になる例として，びびり振動が研究されてきたl）～a）．びびり振動には強制型と自励型があり，強制型では切削抵抗による工具系，工作物系の強制変位が問題となる．工具一工作物間の強制変位が，びびり振動として認知されるレベルでなくても，工具切れ刃が工作物に切り込めない，また逆に切り込み過ぎるなどして，工具損傷を与える場合がある．多軸加工機の普及により，低剛性かつ複雑形状の工作物が増えており，この強制振動の問題が無視できなくなっている．%Vibrations of a tool or a workpiece in cutting shorten tool life and deteriorate a surface roughness. In this research, we propose a method to reduce vibrations of the workpiece at a cutting point. An algorithm that generates a cutting path to minimize workpiece displacements at a cutting point is developed. In this algorithm, the cutting path is generated with changing feed directions, tool posture and material removal process by considering workpiece compliance matrices and cutting force vectors. Feed directions and tool posture are changed to control the direction of the cutting force vector. Material removal process is changed to control the change of the workpiece compliance. FEM (Finite Element Method) is used to calculate workpiece compliance matrices. SVD (Singular Value Decomposition) is used to calculate the direction which has the lowest compliance in the workpiece compliance matrices. Minimum workpiece displacement at a cutting point is calculated from these calculated results. The algorithm is applied to the cutting path of end milling for a simple bar and the cutting path is compared with two conventional cutting paths by conducting a simulation and a cutting test. As a result, mean values of workpiece displacement were reduced by applying the algorithm.
机译：切削阻力引起的工具和工件移位会影响加工精度和工具寿命。作为例子，已经研究了颤动振动，其中工具和工件之间的位移成为问题1）-a）。颤动振动有两种类型：强制型和自激型，在强制型中，由于切削阻力引起的刀具系统和工件系统的强制位移成为问题。即使工具与工件之间的强制位移不在公认的颤动水平，工具的切削刃也可能无法切入工件，或者反而可能切得太大，从而导致工具损坏。随着多轴机床的普及，刚度低，形状复杂的工件数量在增加，强迫振动问题不容忽视。切削中刀具或工件的振动百分比会缩短刀具寿命并降低表面粗糙度。在这项研究中，我们提出了一种减少工件在切削点处振动的方法。一种生成切削路径以最大程度减少工件位移的算法。该算法通过考虑工件柔度矩阵和切削力矢量，通过改变进给方向，刀具姿态和材料去除过程来生成切削路径，改变进给方向和刀具姿态以控制切削方向FEM（有限元法）用于计算工件柔度矩阵； SVD（奇异值分解）用于计算力矢量中柔度最低的方向；改变材料去除过程以控制工件柔度的变化。根据这些计算出的分辨率，计算出切削点处的最小工件位移该算法被应用于简单棒材的立铣刀的切削路径，并通过模拟和切削测试将该切削路径与两个常规切削路径进行比较，结果通过应用该算法降低了工件位移的平均值算法。

著录项

  • 来源
    《精密工学会誌》 |2010年第12期|p.1406-1410|共5页
  • 作者

    小池雄介; 松原　厚; 西脇眞二; 泉井一浩; 山路伊和夫;

  • 作者单位

    学生会員京都大学大学院（京都府京都市左京区吉田本町）;

    正会員京都大学大学院;

    正会員京都大学大学院;

    正会員京都大学大学院;

    正会員京都大学大学院;

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