切削加工の基礎と生産現場におけるIoTモニタリング診断

講演の前半では、切削加工技術の原理・原則の基本について述べる。すなわちマザーマシンである工作機械と工具の関わり、仕上げ面粗さ、切削抵抗と加工温度、工具摩耗の支配要因と工具寿命、工具カタログ情報のAIデータマイニングに基づく加工条件の選定、小径工具の特徴、びびり振動、などの基本を述べる。さらに加工時に生じる切削抵抗、振動、温度など物理量のセンシング技術の基礎についても取り上げる。 　講演の後半では現場のIoTに向けて、工作機械のCNC内部情報からの切削抵抗のモニタリング、振動や温度などのワイヤレス無線工具ホルダによるモニタリング、それら加工情報でつながる工作機械と協働ロボットの最近の統合制御技術についても述べる。さらに加工面びびり模様画像の二次元離散フーリエ変換に基づくびびり振動の判定と抑制方法についても取り上げる。

1. 切削加工における工作機械と工具の基礎
   1. 生産財・マザーマシンと工具と工作物の相対運動
   2. 工具に求められる性能の原則
2. 切削抵抗と切りくずの基礎
   1. 除去加工における剪断変形
   2. 切りくずと剪断変形
   3. 切りくずの種類の基礎
3. 切削抵抗の性質の基礎
   1. 工具刃先の力のつり合いと代表的な分力
   2. フライス・エンドミル工具におけるアップカットとダウンカット
4. 仕上げ面粗さの基礎
   1. 旋削やエンドミル加工における理論仕上げ面粗さ
   2. ボールエンドミルにおける最適加工条件の導出
5. 工具寿命の支配要因の基礎
   1. 切削抵抗と加工温度
   2. 切削速度と工具寿命
   3. テーラーの工具寿命式
6. びびり振動の基礎
   1. 断続切削における強制びびり振動
   2. エンドミル加工における強制びびり抑制
   3. 連続切削における自励 (再生効果) びびり振動と抑制
   4. エンドミル加工における再生びびり振動と抑制
7. 工具カタログデータベースのAIデータマイニングの基礎
   1. 階層および非階層クラスタリングの適用
   2. 最大情報係数 (MIC) やフォレストを用いた知識発見
8. 小径工具の基礎
   1. エンドミル工具のカタログマイニング
   2. プリント基板用極小径ドリルと250krpm超高速スピンドル加工
9. 切削温度のモニタリング
   1. 赤外線サーモグラフィによるエンドミル・ドリル温度モニタ
   2. 赤外線サーモグラフィによるプリント基板用極小径ドリル温度モニタ
   3. 熱電対によるモニタ原理
   4. ワイヤレス無線工具ホルダーによる工具温度モニタと応用例
   5. 切削速度と切りくず温度
10. 切削抵抗のモニタリング
    1. ひずみゲージ・圧電 (ピエゾ) 素子・モータ電流からのモニタ
    2. ひずみゲージとワイヤレス無線工具ホルダによる切削抵抗モニタと応用例
    3. 圧電素子を用いた切削抵抗モニタと応用例
    4. モータ電流・サーボ内部情報からの切削抵抗モニタと応用例
11. びびり振動のモニタリング
    1. 圧電素子を用いた振動加速度のモニタ原理
    2. 圧電素子とワイヤレス無線工具ホルダによる振動モニタ
    3. 加工情報でつながる工作機械と協働ロボットの例
    4. 加工面びびり模様画像の二次元離散フーリエ変換による再生びびり診断と安定条件探索
12. まとめ