精密形状の自動直接創成を実現するCAM-CNC統合ダイレクトFJPシステムの開発

开发CAM-CNC一体化直接FJP系统，实现自动直接创建精密形状

• 批准号: 22K14160
• 负责人: 大和 駿太郎
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14160/
• 关键词: 送り速度計画; 時間依存プロセス; FJP; CAM; 基底関数; CNC; 送り速度スケジューリング

FJPプロセスにおいて，最終的な研磨形状は，プロセス影響関数（PIF：単位時間当たりの材料除去フットプリント）と，各工具パス点での滞留時間密度（＝送り速度の逆数）の畳み込み積分によって決定される．そのため，研磨形状を精密に制御するには，同定したPIFに基づき逆畳み込み積分（＝逆問題）を解いて送り速度を計画することが必要である．しかし，一般的にこの逆問題は計算コストが高く，最終目標を実現するためには，より高速なアルゴリズムが必要である．本年度は，1つの直線パスを設計する単純な2次元問題あるいはそれに帰着可能な3次元形状を対象に，機械の最大速度・加速度制約の範囲内で，所望の形状を得る送り速度を高速に最適設計する基礎理論を構築した．具体的には，計画する滞留時間密度プロファイルをB-splineなどで基底関数表現することでPIFと基底関数を組み合わせたプロセス基底関数（PBF）を新たに定義し，PBFを用いて逆問題を解くことを提案した．この方法により，計算速度が劇的に向上することが判明した．さらに，基底関数形状を制御することで最大速度・加速度などの機械制約を考慮した精緻な送り速度計画を実現し，計算速度だけでなく，最終的な形状精度も従来手法と比較して大幅に向上できることを，シミュレーションおよび実験によって確認した．併せて，提案アルゴリズムをコントローラ内部に実装・統合可能な知能化FJPテストベンチの構造・システム設計を行い，製作を進めている．

在 FJP 工艺中，最终抛光形状由工艺影响函数（PIF：每单位时间的材料去除足迹）和每个刀具路径点 Ru 的停留时间密度（= 进给速率的倒数）的卷积决定。因此，为了精确控制抛光形状，需要通过基于所识别的PIF求解反卷积积分（=反问题）来规划进给速度。然而，这种反问题通常计算量很大，并且需要更快的算法才能实现最终目标。今年，我们将优化进给速度，以在机器的最大速度和加速度限制内实现所需的形状，针对设计一条直线路径或可简化为它的三维形状的简单二维问题。设计的基本理论。具体来说，通过使用 B 样条等基函数表达计划的停留时间密度分布，我们定义了结合 PIF 和基函数的新过程基函数 (PBF)，并使用 PBF 来解决我建议的逆问题。结果发现，该方法极大地提高了计算速度。此外，通过控制基函数形状，可以实现考虑最大速度和加速度等机器约束的精确进给速度计划，与传统的计算速度和最终形状精度相比，不仅计算速度显着提高，而且最终形状精度也显着提高。我们通过模拟和实验证实这是可以改进的。同时，我们正在设计一个智能FJP测试台的结构和系统，该测试台可以在控制器内部实现和集成所提出的算法，并正在进行生产。

项目成果

Novel deconvolution based feedrate scheduling towards a new class of CAM for time-dependent processes

基于新型反卷积的进给率调度，针对时间相关过程的新型 CAM

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuntaro Yamato;Burak Sencer;Anthony Beaucamp
• 通讯作者: Anthony Beaucamp

流体ジェット研磨過程における影響関数推定モデルの曲面工作物への適用

影响函数估计模型在曲面工件流体喷射抛光过程中的应用

• 发表时间: 2023
• 作者: Beaucamp Anthony;Mizoue Yuichi;Yamato Shuntaro;Sencer Burak;大和駿太郎;井町圭輔，松原厚，Anthony Beaucamp，大和駿太郎
• 通讯作者: 井町圭輔，松原厚，Anthony Beaucamp，大和駿太郎

Oregon State University(米国)

俄勒冈州立大学（美国）

Feed scheduling for time-dependent machining processes by optimization of bulk removal and NC blocks

• DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2022.117786
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Journal of Materials Processing Technology
• 影响因子: 6.3
• 作者: Anthony Beaucamp;Yuichi Mizoue;Shuntaro Yamato;B. Sencer

プロセス 基底関数を用いた時間依存プロセスにおける送り速度計画法

使用基函数的时间相关过程中的过程进给率规划方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Beaucamp Anthony;Mizoue Yuichi;Yamato Shuntaro;Sencer Burak;大和駿太郎
• 通讯作者: 大和駿太郎