ワイヤ変位センサを援用した高精度ワイヤ放電加工シミュレーションの研究
【研究キーワード】
ワイヤ放電加工 / シミュレーション / ワイヤ変位センサ / 加工精度 / 加工反力 / ワイヤ振動 / インプロセス測定 / スクイーズ効果 / 放電位置検出 / 放電遅れ時間
【研究成果の概要】
ワイヤ放電加工では、加工中に放電反力、静電力、電磁力、流体抵抗などの力がワイヤ電極に作用し、ワイヤ電極が振動したりたわんだりして加工精度に影響を及ぼす。そこで、ワイヤ電極の振動やたわみを計算し、加工形状を予測できるシミュレーションを開発した。具体的には、光学式センサを用いてワイヤ変位を測定し、計算されたワイヤ変位と比較することによって、放電反力や流体抵抗などの未知のパラメータを同定した。また、これらのパラメータが、切込量や工作物板厚の変化によって加工中に変動することを見出し、パラメータを随時更新することにより、板厚が変動する工作物の切断加工のシミュレーション精度が向上することを実証した。
【研究の社会的意義】
ワイヤ放電加工は金型製作や、航空機、医療部品などの高精度加工に広く使用され、その加工精度は±１ミクロンの水準に達する。ただし、ワイヤ電極は直径が0.2mm以下の黄銅ワイヤなので、加工液を噴流するだけで数十ミクロンの振幅で振動する。しかも、放電による気泡の爆発的な膨張や、静電力、電磁力などの作用により、ワイヤは大きくたわみ、かつ振動する。従って、高精度加工の達成には、経験に基づく加工条件設定に頼らざるを得ない状況である。よって、計算したワイヤ挙動から加工形状を予測するシミュレーションを開発できれば、従来は経験と試し加工の繰返しに頼っていた条件設定を自動化し、さらなる加工精度の向上が可能となる。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)