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

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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．