超高速切削過程のFEM切削シミュレーション


超高速切削ってなに?



このページは2006年2月15から開いています. counter

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切削速度が被削材の塑性波伝播速度を超えると,どうなるの?


本研究では,切削速度が塑性波の伝播速度を超えた場合を, 「超高速切削」と呼びます. それ以下の切削速度では,例え切削速度が6000m/minとかであっても, 高速切削と呼びます. 逆に,塑性波伝播速度が非常に低速で,例えば1m/sとかである 場合には,切削速度が10m/sは超高速切削と呼びます.

超高速切削過程では,通常の切削過程とは違う現象が起こると 思われます.そこで,FEM切削シミュレーションを用いて, 現象を予測してみました.

このFEM切削シミュレーションはFortranでオリジナル開発し, ポストプロセッサ(お絵かきソフト)もC#.NETでのオリジナル 開発したたものです. 応力波の伝播状態を解析したいので,動的熱弾塑性FEMです. また計算を簡単にするために,陽解法で解きました. 解くべき方程式は,ニュートンの第二方程式(運動方程式)です. ここが静的FEM切削シミュレーションと違うところです.

下記のアニメーションは,高速切削と超高速切削の静水圧の分布 の違いを示しています. ずいぶんと違うことが良く分かります.

result1 result2

高速切削の場合

result3 result4

超高速切削の場合


左図は静水圧の等高線分布で,右図はグラデーションで描画した静水圧分布です.

まったく,超高速で切削すると”あんや~”ってな感じになります. 超高速切削過程では,塑性衝撃波が発生するため, せん断域に非常に高い静水圧が発生している 様子が良く分かります.切りくず生成状態もずいぶん違います. これより,材料の変形状態もずいぶんと異なることが想像できます.


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