Challenge to develop high-precision boring tools based on self-excited vibration theory

基于自激振动理论开发高精度镗削刀具的挑战

基本信息

批准号：
21K03949
负责人：
劉孝宏
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Oita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ドリル加工やリーマ加工などに代表されるボーリング加工では，加工中に工具が振動し，加工穴が多角形化する現象が多発している。この現象は，多角形化現象と呼ばれ，この現象が発生した場合，加工穴の真円度を著しく低下させる。本研究では，ボーリング加工の中でも特に，リーマ加工を主たるターゲットとし，多角形化現象を完全に抑制可能な，最適切れ刃角度配置を求めることが第一の目的である。また，リーマには刃数や直径の異なるものがあり，統一的に評価することが難しい問題がある。そこで，本研究では，多角形化現象を抑制可能な角度配置を，統一的に評価できる理論的基準値（以後，基準値と呼ぶ）を決定することを第二の目的としている。令和4年度は，(1)遺伝的アルゴリズムを用いた4枚刃リーマの多角形化現象を最も抑制可能な不等分割刃リーマの理論的最適化，(2)数値計算により最適化された4枚刃リーマの試作と基礎実験，(3)基準値としての準静的特性根の検討と数値計算，(4)7枚刃および8枚刃リーマの最適化の検討開始を主な計画としていた。4枚刃リーマに関しては，令和3年度に作成した遺伝的アルゴリズムを活用し，最適な不等分割刃配置を複数選定し，試作および基礎実験を行った。基礎実験の結果，等分割刃リーマと比較し，極めて良好な真円度形状を得ることができた。基準値に関しては，準静的特性根と特性根の実部最大値の相関を調査した。これらの研究成果を日本機械学会Dynamics and Design Conference 2022で研究発表した。また，7枚刃および8枚刃リーマに関しては，数値計算をスタートし，試験的な実験も実施した。

在加工过程中工具振动和加工孔的情况下，无聊的加工（例如钻孔和旋转）很常见。这种现象称为多边形，当发生这种现象时，加工孔的圆形性将大大降低。这项研究的主要目的是找到最佳的尖端角度布置，并以铰刀处理为主要目标，并且可以完全抑制多代化现象。此外，铰刀具有不同的刀片数和直径，因此很难均匀评估它们。因此，这项研究的第二个目的是确定可以统一评估可以抑制多角化现象的角度排列的理论参考值（以下称为参考值）。在2022财政年度，我们的主要计划是（1）理论优化不等的刀片铰刀，这些刀片杆主要可以使用遗传算法来抑制四叶片轮的多代化现象，（2）原始型和（2）通过数值和Quasi stantic and Quasi astation Aseistic astation Aseistic astation and Quasi astation and Quasi astation and station and（3）stictation and Quasi static astic s-Static s-Static s-Static sentic startivation and（3）开始考虑优化七叶和八叶铰刀。关于四叶式铰刀，我们使用了在2021年创建的遗传算法来选择多个最佳的不等刀片排列，并进行了原型和基本实验。由于基本实验，与均匀分裂的刀片铰刀相比，我们能够获得极好的圆形形状。关于参考值，研究了准静态特征根与特征根的实际最大值之间的相关性。这些研究结果在日本机械工程师学会动力学和设计会议2022会议上提出。此外，七叶片和八叶式铰刀还启动了数值计算，还进行了实验实验。