パラレルメカニズムを用いた高速走査NC電解加工による3次元複雑形状加工

利用并联机构的高速扫描NC电解加工进行3D复杂形状加工

• 批准号: 22K03860
• 负责人: 小谷野 智広
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03860/
• 关键词: 電解加工; パラレルメカニズム; 高速走査; NC; 数値制御

本研究では， NC電解加工（NC: Numerically controlled，数値制御）において，パラレルメカニズムを用いて工具電極を高速で走査させることで，3次元複雑形状を高速・高精度，かつフレキシブルに加工可能な電解加工を実現することを目的としている．3次元的な高速走査を可能とするために，3自由度のパラレルメカニズム電解加工機を開発した．本装置では，高速駆動が可能なリニアモータを用いたアクチュエータを水平に等間隔で３軸配置した．本装置を用いることで，通常のNC電解加工で用いられている走査速度の数百倍以上の走査速度である，500mm/sでの工具電極の3次元走査が可能となった．本装置を用いて溝加工を行った結果，走査速度を速くするほど，加工面の表面粗さが良好となった．これは，走査速度を速くすることで，工具電極周辺の低電流密度の領域が加工面上に滞在する時間が減少するためである．また，工具電極をXYZ方向に走査させながら1層ずつ除去して形状加工を行った．高速走査するほど1層あたりの除去厚さが減少するので，加工面の凹凸が減少した．さらに，溝加工において，電極を静止させた場合の単位除去形状から，走査加工を行った場合の加工形状のシミュレーションを行った．その結果，シミュレーションにより得られた溝の断面形状と，実験により得られた溝の断面形状はよく一致した．一方で，高速走査による加工の問題点として，往復運動する場合などにおいて運動の方向が切り替わる際に走査速度が減少するため，運動の方向が切り替わる点において滞在時間が増加し，加工深さが深くなってしまうということがある．そこで，加工において用いる印可電圧をパルス化し，走査速度に応じてパルス幅を短くする制御方法を開発した．その結果，運動の方向が切り替わる点においても，走査速度が変わらない理想的な場合とほぼ同じ加工形状が得られた．

NC ECM in this study （NC: Numerically controlled tool electrode high-speed inspection three-dimensional complex shape high-speed high-precision machining possible electrolytic machining possible purpose three-dimensional high-speed inspection possible 3 degrees of freedom in the development of electrolytic machining machines. The device is capable of high-speed rotation and three-axis configuration with equal horizontal spacing. This device can be used in normal NC electrolytic machining with a walking speed of hundreds of times or more, and a tool electrode of 500mm/s can be used in three-dimensional walking. The device is used for groove machining. As a result, the walking speed is increased, and the surface roughness of the machined surface is improved. In this case, the travel speed is reduced, and the lag time on the machining surface is reduced in the area of low current density around the tool electrode. The tool electrode is inspected in XYZ direction, and 1 layer is removed. The thickness of the first layer is reduced by high speed walking, and the roughness of the machined surface is reduced. In the process of groove machining, the electrode is removed from the shape of the unit in the static state, and the shape of the machining unit is removed from the shape of the unit in the walking state. As a result, the cross-section shape of the groove was obtained. On the one hand, the problem point of machining during high-speed inspection is that when reciprocating motion is performed, the inspection speed is reduced when the direction of motion is changed, the time lag is increased when the direction of motion is changed, and the machining depth is increased. In this paper, the development of control method for printing voltage and speed in machining process is introduced. As a result, the direction of motion is changed from point to point, the speed of travel is changed from ideal to ideal, and the shape of machining is obtained from the same.