高機能切削工具刃型形状の設計に関する研究

高性能切削刀具刀片形状设计研究

• 批准号: 11750094
• 负责人: 篠塚 淳
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750094/
• 关键词: 熱弾塑性有限要素法; 切削加工; 工具形状; CAE; 設計; 超高速切削; シミュレーション; コーティング膜

高機能切削工具の刃型形状は切削条件によって変化する,切削力,切削温度,工具摩耗速度,工具欠損確率,切りくず処理状態などの要因を全て考慮した上で設計される.そのため,高機能切削工具を開発するためには様々な切削条件における上記切削特性の因子を詳細に把握する必要がある.常用切削速度範囲における上記切削特性因子のおのおのは静的陰解法熱弾塑性FEM解析によって把握することができた.すなわち切削速度数m/s程度の二次元切削状態であれば解析的に予測することができ,解析結果から得られる情報を,統計的処理を用いて統合し,最適な工具形状を設計する手法の確立ができた.例えばニューラルネットワークを用いてFEM解析結果を学習させれば,与えられた工具形状に対する最適な切削条件を探索することが可能である.また,チップブレーカ工具のような工具形状を決定する幾つかの設計形状パラメータを因子とし,各因子を幾つかの水準に分けて実験計画法を用いて処理すると,切削性能に大きく影響を与える因子やそうでない因子を的確に選別でき,能率的に高機能工具形状を設計するための指針を得ることができた.さらに切削速度が数十m/s〜数百m/sとなる高速・超高速切削過程における,最適工具形状を解析的に設計するため,動的陽解法熱弾塑性FEMによる切削シミュレータを開発した.切削速度が非常に高速で被削材の塑性波伝播速度以上の切削速度域では,塑性波が衝撃波として伝播するためせん断面付近に非常に大きな圧縮の静水圧が発生し,切削力が非常に大きくなることがFEM解析結果より得られた.この現象は常用切削速度域では無い現象であるため,塑性波伝播速度を境にして最適工具形状は変化する可能性があることが得られた.超高速切削過程における切削力の変化や,仕上げ面の残留応力,残留ひずみの変化は以前より様々に議論されておいるが,本FEM解析によってより明白にすることができる可能性を得た.

高性能切割工具的刀片形状根据切割条件而变化，在考虑所有因素，削减力，切割温度，工具磨损速度，刀具缺陷和切割处理状态之类的因素。工具，必须详细掌握上述切割特征的因素，以固定拆卸的热塑性型FEM（如果静态拆卸）的速度分析。是大约几个m/s的两个维切割状态，可以使用统计处理，从而建立了设计工具形状的方法，如果您使用神经网络学习FEM分析结果，则可以使用一些设计形状参数来探索给定工具形状的最佳切割条件。在某些级别上使用实验计划的因素。动态脉冲热塑性FEM。切割速度很高，塑料波的速度繁殖速度超过塑料速度范围。压力是在冲击波附近产生的，并且切割功率变得非常大，因此，由于塑料波传播速度的变化，最佳的工具形状可能会改变。饰面表面的剩余应力以及剩余的应变变化已经存在，尽管已经以各种方式讨论了这种局限性的分析，但这种分析已获得更清晰的可能性。

项目成果

T.Obikawa,J.Shimozuka,H.Kikuchi,K.Yoshino and T.Tanabe: "FINITE ELEMENT MODELING OF MACHINING WITH A HELICAL ENDMILL"PROGRESS OF MACHINING TECHNOLOGY September 16-20,2000 Beijing.China. 715-720 (2000)

T.Obikawa、J.Shimozuka、H.Kikuchi、K.Yoshino 和 T.Tanabe：“螺旋立铣刀加工的有限元建模”加工技术进展 2000 年 9 月 16-20 日，中国北京。

篠塚淳,藤田靖隆,帯川利之: "高速切削における材料物性の効果"2000年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 186 (2000)

Jun Shinozuka、Yasutaka Fujita、Toshiyuki Obikawa：“高速切削中材料性能的影响”日本精密工程学会 2000 年春季会议记录 186 (2000)。

Jun Shinozuka,Toshiyuki Obikawa: "SIMULATION ANALYSIS HYPER VELOCITY MACHINING"ABRASIVE TECHNOLOGY Current Dvelopment and Application I. 378-385 (1999)

Jun Shinozuka，Toshiyuki Obikawa：“模拟分析超高速加工”磨料技术的当前发展和应用 I. 378-385 (1999)