WO2012060380A1 - 加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物 - Google Patents

加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物 Download PDF

Info

Publication number
WO2012060380A1
WO2012060380A1 PCT/JP2011/075195 JP2011075195W WO2012060380A1 WO 2012060380 A1 WO2012060380 A1 WO 2012060380A1 JP 2011075195 W JP2011075195 W JP 2011075195W WO 2012060380 A1 WO2012060380 A1 WO 2012060380A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
machining
hardness
machining condition
workpiece
machined
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/075195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
道下　幸雄
高揚 小林
成康 松原
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to EP11838030.2A priority Critical patent/EP2636479A4/en
Priority to US13/878,335 priority patent/US20130190920A1/en
Publication of WO2012060380A1 publication Critical patent/WO2012060380A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35168—Automatic selection of machining conditions, optimum cutting conditions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36284—Use of database for machining parameters, material, cutting method, tools
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49095—Of rigidity of workpiece
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a machining condition setting system, a machining condition setting method, and a workpiece machined using these.
  • Austenitic stainless steel is mainly used as a material for equipment and piping in nuclear power plants. It is known that a hardened layer is formed on the surface of this austenitic stainless steel when subjected to cold machining such as normal cutting and grinding (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • a hardened layer is formed on the surface of this austenitic stainless steel when subjected to cold machining such as normal cutting and grinding (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • SCC stress corrosion cracking
  • the present invention selects a processing condition for cutting according to the target hardness, a processing condition setting system capable of obtaining a predetermined hardness only by cutting, a processing condition setting method, and the like. It aims at providing the processed material processed using.
  • Another object of the present invention is to set machining conditions capable of performing cutting work so as to suppress the occurrence of stress corrosion cracking without performing post-treatment, and shortening the work time and cost for machining the workpiece. It is to provide a system, a machining condition setting method, and a workpiece machined using these.
  • the present invention employs the following means. That is, according to the first aspect of the present invention, for each processing condition of the workpiece to be cut, a relationship between the processing condition and the hardness of the workpiece to be processed under the processing condition is obtained in advance, A processing condition database that stores the processing conditions corresponding to the material quality and the hardness range to be processed, and the material and target hardness of the processing object are input, and processing at the target hardness is performed with reference to the processing condition database. And a machining condition selection means for outputting the machining conditions that can be performed.
  • machining condition setting system for each machining condition of the workpiece to be machined in the machining condition database, a relationship between the machining condition and the hardness of the workpiece to be machined under the machining condition is obtained in advance. Since the machining conditions corresponding to the material of the workpiece and the hardness range to be machined are stored, enter the material and the target hardness of the workpiece into the machining condition selection means, and refer to the machining condition database for the target hardness It is possible to output the processing conditions that can be processed at When the workpiece is cut according to the machining conditions thus obtained, a workpiece having a target hardness can be machined. Therefore, a workpiece having a predetermined hardness can be obtained simply by cutting under the selected processing conditions.
  • the hardness range includes a hardness capable of suppressing the occurrence of stress corrosion cracking.
  • the processing condition selection means can select the processing conditions that enable it.
  • the workpiece when the workpiece is machined according to the selected machining conditions, the workpiece can be hard enough to suppress the occurrence of stress corrosion cracking, and thus the surface of the workpiece after cutting is subjected to buffing or the like.
  • a relationship between the processing conditions and the hardness of the workpiece to be processed under the processing conditions is obtained in advance,
  • a machining condition selection step for outputting the machining conditions capable of performing machining at a machining condition setting method for each processing condition of a workpiece to be cut.
  • the machining condition setting method in the storage step, for each machining condition of the workpiece to be machined in the machining condition database, the relationship between the machining condition and the hardness of the workpiece to be machined under the machining condition. Since the machining conditions corresponding to the material of the workpiece and the hardness range to be machined are stored, the material and target hardness of the workpiece are entered in the input step, and entered in the machining condition selection step. Based on the material of the object to be processed and the target hardness, it is possible to output a processing condition for performing processing at the target hardness with reference to a processing condition database. When the workpiece is cut according to the machining conditions thus obtained, a workpiece having a target hardness can be machined. Therefore, a workpiece having a predetermined hardness can be obtained simply by cutting under the selected processing conditions.
  • the storage step preferably includes a hardness capable of suppressing the occurrence of stress corrosion cracking as the hardness range.
  • machining is performed by machining conditions output using the machining condition setting system according to the first aspect or machining conditions output by the machining condition setting method according to the second aspect. It is a thing.
  • machining condition database for each machining condition of the workpiece to be machined, a relation between the machining condition and the hardness of the workpiece to be machined under the machining condition is obtained in advance, Since the machining conditions corresponding to the material and the hardness range to be machined are stored, enter the material and target hardness of the workpiece in the machining condition selection means, and perform machining at the target hardness with reference to the machining condition database. Possible machining conditions can be output. A workpiece having a target hardness can be produced simply by cutting the workpiece under these machining conditions.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a machining condition setting system according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a chart showing an example of machining conditions stored in the machining condition database 5.
  • cutting conditions indicating the state of the cutting operation
  • tool conditions indicating the state of the cutting tool used for cutting
  • other conditions are used.
  • a cutting amount per tool a feed amount per round, and a cutting speed are used.
  • tool conditions tool material, tool rake angle, tool tip R indicating the curvature of the tip, tool clearance angle, and presence / absence of coating are used.
  • the number of times of cutting at the time of machining, whether or not the substrate is preliminarily treated, and whether or not cutting oil is used at the time of cutting are used.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the rake angle of the cutting tool obtained by the cutting test and the hardness of the surface layer. That is, FIG. 3 shows the cutting of the austenitic stainless steel by changing the rake angle of the tool, and the hardness of the surface portion (depth 0.01 mm position) of the cutting surface at that time is Vickers with a load of 10 gf. The result measured by hardness is shown.
  • the rake angles of the cutting tools used for the tests are 11 °, 14 °, 15 °, 20 °, 24 °, 27 °, 32 ° and 35 °.
  • the cutting speed is 7 to 87 m / min
  • the cutting amount is 0.1 to 1 mm
  • the feeding amount is 0.08 to 0.25 mm / rev.
  • Cutting is changed.
  • the cutting speed is 18 to 35 m / min
  • the cutting amount is 0.1 to 0.2 mm
  • the feeding amount is 0.08 to 0.13 mm / rev.
  • Cutting with different cutting conditions For cutting with a rake angle of 32 ° and 35 °, after cutting with a rake angle of 11 ° to 27 °, the cutting tool is replaced with one with a rake angle of 32 ° and 35 °. Yes.
  • the cutting tool having a rake angle of 11 ° to 27 ° has a Vickers hardness of more than 320 HV even when the cutting conditions are changed.
  • cutting tools with rake angles of 32 ° and 35 ° do not exceed 300 HV even if the cutting conditions are changed, and cutting with a cutting tool with a rake angle of 11 ° to 27 ° is possible. It can be seen that the hardness of the surface is reduced compared to the processing.
  • FIG. 4 is a database showing processing conditions for austenitic stainless steel having a hardness of 350 HV or more (hardness range) at a surface layer depth of 0.01 mm.
  • FIG. 5 is a database showing processing conditions for austenitic stainless steel at a hardness of 300 HV or less (hardness range) at a surface layer depth of 0.01 mm.
  • the hardness range shown in FIG. 5 includes a hardness that can suppress the occurrence of stress corrosion cracking in austenitic stainless steel.
  • FIGS. 4 and 5 are databases for austenitic stainless steel workpieces, but other materials such as Inconel are subjected to a cutting test and stored in the machining condition database 5. It is necessary to create data on the machining conditions to be created. In this case, about 300 HV or less, which is a specific value of the hardness range in which the hardness capable of suppressing the occurrence of stress corrosion cracking of the austenitic stainless steel shown in FIG. 5 is different depending on the material such as Inconel. .
  • machining condition setting system 1 configured as described above will be described with reference to FIG. 6, taking as an example thinning (cutting) of general piping in a pressurized water nuclear plant.
  • General piping before thinning is the object to be processed of the present invention
  • general piping subjected to thinning is the workpiece of the present invention.
  • the primary system of the pressurized water nuclear power plant includes, in addition to the main coolant pipe through which the primary coolant circulates, for example, a piping system that performs emergency core cooling and emergency boric acid injection in the event of a loss of primary cooling water and when the main steam pipe breaks, When the primary coolant contracts due to a decrease in load, the piping system that supplies make-up water to maintain the volume, after stopping the furnace, the heat of the primary coolant is removed and the coolant loss accident to reduce the temperature Sometimes, a piping system or the like for injecting boric acid water of the fuel replacement water pump into the reactor core is provided.
  • the piping used in these piping systems is said to be general piping compared to the main coolant pipe. These general pipes are made of austenitic stainless steel such as SUS316 or SUS304.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a flow for selecting a machining condition by the machining condition setting system 1.
  • the machining condition database 5 as a storage step, the relationship between the machining conditions and the hardness of the workpiece to be machined under the machining conditions for each machining condition in the machining of the workpiece to be machined as described above. Is stored in advance, and processing conditions corresponding to the material of the workpiece and the hardness range to be processed are stored.
  • step S1 selection of processing conditions is started (step S1).
  • the input means 3 inputs that the material of the general piping is SUS304 austenitic stainless steel (step S2).
  • step S3 as the target hardness, for example, 300 HV or less, which is a hardness capable of suppressing the occurrence of stress corrosion cracking (SCC), is input by the input means 3 (step S3).
  • step S2 and step S3 are both input steps, and the order may be reversed.
  • the processing condition selection unit 7 receives them and selects recommended processing conditions (step S4).
  • the machining condition selection means 7 selects a database including the input material and the target hardness from the database group stored in the machining condition database 5. In this case, the processing condition selection means 7 selects the database shown in FIG.
  • the machining condition selection means 7 outputs recommended machining conditions based on the selected database (step S5: output step).
  • the machining condition selection means 7 is most often used among many options when, for example, a database having many options for each machining condition as shown in FIG. 4 is selected according to the input conditions. In other words, select general conditions.
  • the machining object is machined in the machining condition database 5 for each machining condition in the machining of the machining object to be machined. Since the machining conditions corresponding to the material of the workpiece and the hardness range to be machined are stored in advance, the machining condition selection means 7 stores the material and thinning of the general piping as the workpiece. By inputting the target hardness in the machining and referring to the machining condition database 5, it is possible to output the machining conditions in the cutting that can perform the machining with the target hardness.
  • the surface layer is processed so that the hardness at the position of 0.01 mm is 300 HV or less, in other words, a surface state having no SCC sensitivity. be able to. Therefore, it is possible to obtain a thinned portion of general piping having a predetermined hardness only by performing cutting under the processing conditions selected by the processing condition selecting means 7.
  • the thinning part of general piping can be processed by cutting so that the hardness at the position of the surface layer of 0.01 mm is 300 HV or less, the occurrence of stress corrosion cracking can be suppressed.
  • the occurrence of stress corrosion cracking can be suppressed after conventionally performed, for example, removal of a hardened layer by buffing, pickling, electrolytic polishing, etc. and / or peening, application of compressive stress by heat treatment (for example, using a laser, etc.), etc. Even if it does not process, generation
  • post-processing can be omitted only by cutting, so that the working time of the thinning process can be shortened and the cost can be reduced. Since the hardness of the surface layer is low, the SCC resistance can be maintained even if a process such as welding is performed where a tensile stress is generated after the cutting process.
  • the present invention is applied to the thinning processing of the general piping of the pressurized water nuclear plant, but is not limited to the thinning processing, and can be applied to general piping and other processing.
  • the present invention can also be applied to cutting of a secondary system piping of a pressurized water nuclear plant, a recirculation system piping of a boiling water nuclear plant, or other piping.
  • the present invention can be applied to piping processing of chemical plants, thermal power plants, and the like.
  • the present invention is not limited to piping cutting, and can be applied to various austenitic stainless steel equipment such as plate materials and block materials and piping cutting. It can also be used for cutting of materials that exhibit the same behavior as austenitic stainless steel, such as Inconel, which is a nickel-based alloy.
  • Machining condition setting system 3
  • Input means 5 Machining condition database 7 Machining condition selection means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

　目標硬度に応じた切削加工の加工条件を選定し、切削加工のみで所定の硬度を得ることが可能な加工条件設定システムおよび加工条件設定方法を提供する。切削加工される加工対象物の切削加工における加工条件毎に、加工条件と加工条件で加工される加工対象物の硬度との関係を予め求め、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件を保存する加工条件データベース（５）と、加工対象物の材質および目標硬度を入力し（Ｓ１）,（Ｓ２）、加工条件データベース（５）を参照して（Ｓ４）目標硬度での加工を行える加工条件を出力する（Ｓ５）加工条件選定手段と、が備えられている。

Description

加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物
　本発明は、加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物に関するものである。
　原子力プラントにおける機器および配管などの素材として主としてオーステナイト系ステンレス鋼が用いられている。このオーステナイト系ステンレス鋼は、通常の切削、研削等の冷間機械加工を行うと、表面に硬化層が形成されることが知られている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
　たとえば、沸騰水型原子力プラントの再循環系配管等では、一般にこの硬化層の硬さがビッカース硬さで３００ＨＶ以上となると、応力腐食割れ（ＳＣＣ：Ｓｔｒｅｓｓ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｃｒａｃｋｉｎｇ）が発生する可能性があると言われており、加圧水型原子力プラントの水が循環する機器および配管においても同様と考えられている。
　従来、これらの配管では、ＳＣＣの発生を抑制するために、切削加工した後、加工表面に対してバフ研磨等を行い切削加工によって発生した表面の硬化層を除去する、あるいは、加工表層に圧縮応力を付与しＳＣＣの発生を抑制する等の対策が採られている。
　すなわち、従来の切削加工方法では、切削加工に伴い上述の硬さを超える硬化層が形成されるのが業界における常識となっている。
特開２００５－２５７５８９号公報 特開２００８－９６１７４号公報
　しかしながら、上述した従来のものは、いずれにしても切削加工後に硬化層の除去および／または圧縮応力の付与等の後処理が必要であるので、作業時間がかかり、コストも増加する。
　圧縮応力を付与してＳＣＣの発生を抑制するものでは、後工程で、たとえば、溶接等の引張応力が発生する加工を行う場合、付与した圧縮応力が低減あるいは除去されるので、ＳＣＣ発生の抑制効果が低減あるいは失われる。
　本発明は、このような事情に鑑み、目標硬度に応じた切削加工の加工条件を選定し、切削加工のみで所定の硬度を得ることが可能な加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物を提供することを目的とする。
　本発明の他の目的は、後処理を行わなくとも応力腐食割れの発生を抑制できように切削加工を行え、加工対象物の加工にかかる作業時間の短縮およびコストの低減をはかり得る加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物を提供することである。
　上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第１態様は、切削加工される加工対象物の加工条件毎に、該加工条件と該加工条件で加工される該加工対象物の硬度との関係を予め求め、該加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する該加工条件を保存する加工条件データベースと、前記加工対象物の材質および目標硬度を入力し、前記加工条件データベースを参照して前記目標硬度での加工を行える前記加工条件を出力する加工条件選定手段と、が備えられている加工条件設定システムである。
　本態様にかかる加工条件設定システムでは、加工条件データベースに、切削加工される加工対象物の加工条件毎に、加工条件と該加工条件で加工される加工対象物の硬度との関係を予め求め、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件が保存されているので、加工条件選定手段に、加工対象物の材質および目標硬度を入力し、加工条件データベースを参照して目標硬度での加工を行える加工条件を出力することができる。
　このようにして得られた加工条件によって加工対象物を切削加工すると、目標硬度を有する加工物を加工することができる。したがって、選定された加工条件で切削加工を行うだけで、所定の硬度を有する加工物を得ることができる。
　上記態様では、前記硬度範囲として応力腐食割れの発生を抑制できる硬度が含まれていることが好ましい。
　このようにすると、応力腐食割れの発生を抑制できる硬度を入力することによって、加工条件選定手段は、それを可能とする加工条件を選定することができる。これにより、この選定された加工条件によって加工対象物を切削加工すると、加工対象物は応力腐食割れの発生を抑制できる硬度にできるので、切削加工後の加工対象物の表面にバフ研磨等を行う、あるいは、加工表層に圧縮応力を付与する等の後処理を行わなくともＳＣＣの発生を抑制できように切削加工を行うことができる。これにより加工対象物の加工にかかる作業時間の短縮およびコストの低減をはかることができる。
　本発明の第２態様は、切削加工される加工対象物の加工条件毎に、該加工条件と該加工条件で加工される該加工対象物の硬度との関係を予め求め、該加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する該加工条件を加工条件データベース保存する保存ステップと、前記加工対象物の材質および目標硬度を入力する入力ステップと、前記加工条件データベースを参照して前記目標硬度での加工を行える前記加工条件を出力する加工条件選定ステップと、が備えられている加工条件設定方法である。
　本態様にかかる加工条件設定方法では、保存ステップで、加工条件データベースに、切削加工される加工対象物の加工条件毎に、加工条件と該加工条件で加工される加工対象物の硬度との関係を予め求め、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件が保存されているので、入力ステップで加工対象物の材質および目標硬度を入力し、加工条件選定ステップで入力された加工対象物の材質および目標硬度に基づいて加工条件データベースを参照して目標硬度での加工を行える加工条件を出力することができる。
　このようにして得られた加工条件によって加工対象物を切削加工すると、目標硬度を有する加工物を加工することができる。したがって、選定された加工条件で切削加工を行うだけで、所定の硬度を有する加工物を得ることができる。
　上記態様では、前記保存ステップでは、前記硬度範囲として応力腐食割れの発生を抑制できる硬度が含まれていることが好ましい。
　このようにすると、応力腐食割れの発生を抑制できる硬度を入力することによって、加工条件選定ステップで、それを可能とする加工条件を選定することができる。これにより、この選定された加工条件によって加工対象物を切削加工すると、加工対象物は応力腐食割れの発生を抑制できる硬度にできるので、切削加工後の加工対象物の表面にバフ研磨等を行う、あるいは、加工表層に圧縮応力を付与する等の後処理を行わなくともＳＣＣの発生を抑制できように切削加工を行うことができる。これにより加工対象物の加工にかかる作業時間の短縮およびコストの低減をはかることができる。
　本発明の第３態様は、第１態様にかかる加工条件設定システムを用いて出力された加工条件、あるいは、第２態様にかかる加工条件設定方法によって出力された加工条件によって切削加工されている加工物である。
　このように、第１態様にかかる加工条件設定システムあるいは第２態様にかかる加工条件設定方法によって選定された加工条件で切削加工が行われるので、表面層が所定の硬度を有する加工物を得ることができる。
　本発明によれば、加工条件データベースに、切削加工される加工対象物の加工条件毎に、加工条件と該加工条件で加工される加工対象物の硬度との関係を予め求め、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件が保存されているので、加工条件選定手段に、加工対象物の材質および目標硬度を入力し、加工条件データベースを参照して目標硬度での加工を行える加工条件を出力することができる。この加工条件によって加工対象物を切削加工するだけで目標硬度を有する加工物を製造することができる。
本発明の一実施形態にかかる加工条件設定システムを示すブロック図である。 加工条件データベースに保存される加工条件の一例を示す図表である。 加工条件データベースに保存される加工条件における一部のデータであって、切削試験によって得られた切削工具のすくい角と表層の硬さとの関係を示すグラフである。 加工条件データベースに保存される加工条件の内容の一例を示す図表である。 加工条件データベースに保存される加工条件の内容の別の一例を示す図表である。 図１に示される加工条件設定システムにより加工条件を選定するフローを示すフロー図である。
　以下に、本発明の一実施形態にかかる加工条件設定システムについて、図１から図６を参照して説明する。
　図１は、発明の一実施形態にかかる加工条件設定システムを示すブロック図である。
　加工条件設定システム１には、加工対象物の材質および目標硬度を入力する入力手段３と、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件を保存する加工条件データベース５と、入力手段３によって入力された加工対象物の材質および目標硬度によって、加工条件データベース５を参照して目標硬度での加工を行える加工条件を選定し、出力する加工条件選定手段７と、が備えられている。
　図２は、加工条件データベース５に保存される加工条件の一例を示す図表である。加工条件として、切削作業の状態を示す切削条件、切削に用いる切削工具の状態を示す工具条件およびその他の条件が用いられている。
　切削条件としては、工具の１回あたりの切込み量、１周あたりの送り量および切削速度が用いられている。
　工具条件としては、工具材質、工具すくい角、先端の曲率を示す工具先端Ｒ、工具逃げ角およびコーティングの有無が用いられている。
　その他の条件としては、加工するときの切削回数、加工対象物に事前に下地処理を行うか否か、切削加工時に切削油を用いるか否か、が用いられている。
　加工条件データベース５に保存されるデータは、上述の加工条件を種々変えた条件で切削加工（切削試験）を行い、その際の加工対象物の硬度を測定して取得する。
　たとえば、図３は、切削試験によって得られた切削工具のすくい角と表層の硬さとの関係を示すグラフである。すなわち、図３は、オーステナイト系ステンレス鋼について工具のすくい角を変化させて切削加工を行い、そのときの切削加工面の表面部（深さ０．０１ｍｍ位置）の硬さを荷重１０ｇｆでのビッカース硬さで測定した結果を示している。
　試験に用いた切削工具のすくい角は、１１°、１４°、１５°、２０°、２４°、２７°、３２°および３５°である。
　すくい角が、１１°から２７°のものは、切削速度が７から８７ｍ／ｍｉｎ、切込み量が０．１から１ｍｍ、送り量が０．０８から０．２５ｍｍ／ｒｅｖの範囲で、種々切削条件を変えて切削している。
　すくい角が、３２°および３５°のものは、切削速度が１８から３５ｍ／ｍｉｎ、切込み量が０．１から０．２ｍｍ、送り量が０．０８から０．１３ｍｍ／ｒｅｖの範囲で、種々切削条件を変えて切削している。
　すくい角が、３２°および３５°のものの切削は、すくい角が、１１°から２７°のものの切削が終了した後、切削工具をすくい角が３２°および３５°のものに取り替えて切削している。
　図３からわかるように、すくい角が、１１°から２７°の切削工具は、切削条件を変えてもビッカース硬さが３２０ＨＶよりも大きくなっている。
　これに比べてすくい角が、３２°および３５°の切削工具は、切削条件を変えてもビッカース硬さが３００ＨＶを超えることはなく、すくい角が、１１°から２７°の切削工具での切削加工に比べて表面の硬さが減少していることがわかる。
　このような切削試験を加工対象物の材質および加工条件を変えて行いデータを収集する。この収集されたデータを材質毎に、硬度範囲とそれを可能とする加工条件とを整理してデータベースとする。図４および図５は、その一例を示している。
　図４は、オーステナイト系ステンレス鋼について表層０．０１ｍｍ深さにおける硬度が３５０ＨＶ以上（硬度範囲）となる加工条件を示すデータベースである。図５は、オーステナイト系ステンレス鋼について表層０．０１ｍｍ深さにおける硬度が３００ＨＶ以下（硬度範囲）となる加工条件を示すデータベースである。
　図５に示される硬度範囲は、オーステナイト系ステンレス鋼における応力腐食割れの発生を抑制できる硬度が含まれている。
　図４および図５はオーステナイト系ステンレス鋼製の加工対象物についてのデータベースであるが、他の材質、たとえば、インコネル等、加工対象となる材質については切削試験を行い、加工条件データベース５に保存される加工条件のデータを作成しておくことが必要である。
　この場合、図５に示されるオーステナイト系ステンレス鋼の応力腐食割れの発生を抑制できる硬度が含まれている硬度範囲の具体的な値である３００ＨＶ以下については、インコネル等の材質によって異なることになる。
　以上のように構成された加工条件設定システム１の動作について加圧水型原子力プラントの一般配管のシンニング加工（切削加工）を例に図６に基づいて説明する。シンニング加工される前の一般配管が本発明の加工対象物であり、シンニング加工された一般配管が本発明の加工物である。
　加圧水型原子力プラントの１次系には、一次冷却材が循環する主冷却材管以外に、たとえば、一次冷却水喪失事故時および主蒸気管破断時に緊急炉心冷却および緊急ほう酸注入を行う配管系、一次冷却材が負荷の減少で収縮したとき、体積維持のために補給水を供給する配管系、炉を停止した後に、一次冷却材の熱を除去し、温度を下げさせるために冷却材喪失事故時に、燃料取替用水ポンプのほう酸水を炉心に注入する配管系等が備えられている。これらの配管系に用いられる配管は、主冷却材管に対比して一般配管と言われている。これら一般配管は、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼で形成されている。
　図６は、加工条件設定システム１により加工条件を選定するフローを示すフロー図である。
　加工条件データベース５には、保存ステップとして、上述のようにして、切削加工される加工対象物の切削加工における加工条件毎に、加工条件と加工条件で加工される加工対象物の硬度との関係を予め求め、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件が保存されている。
　この状態で、加工条件の選定が開始される（ステップＳ１）。まず、入力手段３によって一般配管の材質はＳＵＳ３０４のオーステナイト系ステンレス鋼であることが入力される（ステップＳ２）。
　次いで、入力手段３によって目標硬度として、たとえば、応力腐食割れ（ＳＣＣ）の発生を抑制できる硬度である３００ＨＶ以下が入力される（ステップＳ３）。
　ステップＳ２とステップＳ３とは、ともに入力ステップであり、順序が逆とされてもよい。
　加工対象物の材質および目標硬度が入力手段３に入力されると、加工条件選定手段７はそれらを受けて、推奨される加工条件を選定する（ステップＳ４）。
　加工条件選定手段７は、加工条件データベース５に格納されたデータベース群のなかから入力された材質および目標硬度を含むデータベースを選択する。この場合、加工条件選定手段７は、図５に示されるデータベースを選択する。
　加工条件選定手段７は、選択されたデータベースに基づいて推奨される加工条件を出力する（ステップＳ５：出力ステップ）。
　加工条件選定手段７は、入力された条件によって、たとえば、図４に示されるような各加工条件に多数の選択肢があるデータベースが選択された場合には、多数の選択肢の中で、最もよく用いられる、言い換えれば、一般的な条件を選択する。
　このように、本実施形態にかかる加工条件設定システム１では、加工条件データベース５に、切削加工される加工対象物の切削加工における加工条件毎に、加工条件と加工条件で加工される加工対象物の硬度との関係を予め求め、加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する加工条件が保存されているので、加工条件選定手段７に、加工対象物である一般配管の材質およびシンニング加工における目標硬度を入力し、加工条件データベース５を参照して目標硬度での加工を行える切削加工における加工条件を出力することができる。
　このようにして得られた加工条件によって一般配管のシンニング加工を切削加工によって行うと、表層０．０１ｍｍ位置における硬度が３００ＨＶ以下、言い換えれば、ＳＣＣ感受性を有さない表面状態になるように加工することができる。したがって、加工条件選定手段７によって選定された加工条件で切削加工を行うだけで、所定の硬度を有する一般配管のシンニング部を得ることができる。
　このように、一般配管のシンニング部は、切削加工によって表層０．０１ｍｍ位置における硬度が３００ＨＶ以下となるように加工することができるので、応力腐食割れの発生を抑制することができる。
　これにより、従来行われていた、たとえば、バフ研磨、酸洗、電解研磨等による硬化層の除去および／またはピーニング、加熱処理（たとえば、レーザ等を用いた）等による圧縮応力の付与等の後処理を行わなくとも、切削加工のみでＳＣＣの発生を抑制できる。
　このように切削加工のみで後処理を省略できるので、シンニング加工の作業時間を短縮し、そのコストを低減することができる。
　表層の硬さが低いので、切削加工後に、引張応力が生じる、たとえば、溶接等の加工を行ったとしても、耐ＳＣＣ性を維持することができる。
　本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を行ってもよい。
　たとえば、本実施形態では、加圧水型原子力プラントの一般配管のシンニング加工に適用しているが、シンニング加工に限定されるものではなく、一般配管やその他の加工にも適用できる。加圧水型原子力プラントの二次系等の配管、沸騰水型原子力プラントの再循環系配管あるいはその他の配管等の切削加工にも適用できる。さらに、化学プラントや火力プラント等の配管の切削加工に適用することができる。
　配管の切削加工に限らず、板材、ブロック材等の各種オーステナイト系ステンレス鋼製機器および配管の切削加工に適用することができる。
　オーステナイト系ステンレス鋼と同様な挙動を示す材料、たとえば、ニッケル基合金であるインコネル等の切削加工に用いることも可能である。
１　加工条件設定システム
３　入力手段
５　加工条件データベース
７　加工条件選定手段

Claims (5)

  1. 　切削加工される加工対象物の該切削加工における加工条件毎に、該加工条件と該加工条件で加工される該加工対象物の硬度との関係を予め求め、該加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する該加工条件を保存する加工条件データベースと、
    　前記加工対象物の材質および目標硬度を入力し、前記加工条件データベースを参照して前記目標硬度での加工を行える前記加工条件を出力する加工条件選定手段と、が備えられている加工条件設定システム。
  2. 　前記硬度範囲として応力腐食割れの発生を抑制できる硬度が含まれている請求項１に記載の加工条件設定システム。
  3. 　切削加工される加工対象物の該切削加工における加工条件毎に、該加工条件と該加工条件で加工される該加工対象物の硬度との関係を予め求め、該加工対象物の材質および加工される硬度範囲に対応する該加工条件を加工条件データベースに保存する保存ステップと、
    　前記加工対象物の材質および目標硬度を入力する入力ステップと、
    　前記加工条件データベースを参照して前記目標硬度での加工を行える前記加工条件を出力する加工条件選定ステップと、が備えられている加工条件設定方法。
  4. 　前記保存ステップでは、前記硬度範囲として応力腐食割れの発生を抑制できる硬度が含まれている請求項３に記載の加工条件設定方法。
  5. 　請求項１または請求項２に示される加工条件設定システムを用いて出力された加工条件、あるいは、請求項３または請求項４に示される加工条件設定方法によって出力された加工条件によって切削加工されている加工物。
PCT/JP2011/075195 2010-11-02 2011-11-01 加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物 WO2012060380A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11838030.2A EP2636479A4 (en) 2010-11-02 2011-11-01 SYSTEM FOR SETTING PROCESSING CONDITIONS, METHOD FOR SETTING PROCESSING CONDITIONS AND USING THIS SYSTEM AND METHOD THEREOF
US13/878,335 US20130190920A1 (en) 2010-11-02 2011-11-01 Machining conditions setting system, machining conditions setting method, and workpiece machined using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-246403 2010-11-02
JP2010246403A JP2012096328A (ja) 2010-11-02 2010-11-02 加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012060380A1 true WO2012060380A1 (ja) 2012-05-10

Family

ID=46024494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/075195 WO2012060380A1 (ja) 2010-11-02 2011-11-01 加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130190920A1 (ja)
EP (1) EP2636479A4 (ja)
JP (1) JP2012096328A (ja)
WO (1) WO2012060380A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6599956B2 (ja) * 2017-10-23 2019-10-30 ファナック株式会社 工作機械の加工条件選定装置
JP7535697B2 (ja) * 2020-06-11 2024-08-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 生成方法、推定方法、生成装置、および推定装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000061735A (ja) * 1998-08-18 2000-02-29 Toshiba Corp 金属材料の表面加工方法
JP2004340898A (ja) * 2003-05-19 2004-12-02 Toshiba Corp 構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法
JP2005018315A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Toshiba Corp 構造物の健全性評価方法および装置
JP2005257589A (ja) 2004-03-15 2005-09-22 Japan Atom Energy Res Inst 原子炉用ステンレス鋼の健全性評価方法
JP2008096174A (ja) 2006-10-10 2008-04-24 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 原子炉炉内構造物の表面またはその構造物の溶接部表面の表面改質方法
JP2009161802A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼、ならびにそのステンレス鋼を用いて構成した原子力発電プラント、溶接継手および構造部材

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4320267A1 (de) * 1993-06-18 1994-12-22 Messer Griesheim Gmbh Expertensystem für Strahlschweißprozesse bei Elektronenstrahl- oder Laseranlagen
JP3435117B2 (ja) * 2000-03-09 2003-08-11 義昭 垣野 加工制御システム
JP4056246B2 (ja) * 2001-11-21 2008-03-05 東芝機械株式会社 加工条件情報提供システム、加工条件情報提供方法およびこの方法を実行させるためのプログラム
US20080255684A1 (en) * 2002-11-18 2008-10-16 Universiti Putra Malaysia Artificial intelligence device and corresponding methods for selecting machinability data
JP2005046929A (ja) * 2003-07-30 2005-02-24 Toshiba Corp 切削加工方法および切削加工システム
JP2006102843A (ja) * 2004-10-01 2006-04-20 Toshiba Corp 最適加工装置及び最適加工方法
JP2007069330A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Fanuc Ltd 放電加工装置の加工条件設定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000061735A (ja) * 1998-08-18 2000-02-29 Toshiba Corp 金属材料の表面加工方法
JP2004340898A (ja) * 2003-05-19 2004-12-02 Toshiba Corp 構造材品質評価システムおよび構造材品質評価方法
JP2005018315A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Toshiba Corp 構造物の健全性評価方法および装置
JP2005257589A (ja) 2004-03-15 2005-09-22 Japan Atom Energy Res Inst 原子炉用ステンレス鋼の健全性評価方法
JP2008096174A (ja) 2006-10-10 2008-04-24 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 原子炉炉内構造物の表面またはその構造物の溶接部表面の表面改質方法
JP2009161802A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼、ならびにそのステンレス鋼を用いて構成した原子力発電プラント、溶接継手および構造部材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2636479A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP2636479A4 (en) 2014-05-28
EP2636479A1 (en) 2013-09-11
JP2012096328A (ja) 2012-05-24
US20130190920A1 (en) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
de Oliveira Junior et al. Correlating tool wear, surface roughness and corrosion resistance in the turning process of super duplex stainless steel
Coto et al. Influences of turning parameters in surface residual stresses in AISI 4340 steel
Senthilkumaar et al. Selection of machining parameters based on the analysis of surface roughness and flank wear in finish turning and facing of Inconel 718 using Taguchi technique
Singaravel et al. Application of desirability function analysis and utility concept for selection of optimum cutting parameters in turning operation
Thirumalai et al. Investigations of surface roughness and flank wear behaviour in machining of Inconel 718
WO2012057207A1 (ja) 切削品質維持方法および切削品質維持装置
Słodki et al. Correlation between cutting data selection and chip form in stainless steel turning
Pa et al. Optimizing the cutting parameters for better surface quality in 2.5 D cutting utilizing titanium coated carbide ball end mill
WO2012060380A1 (ja) 加工条件設定システム、加工条件設定方法およびこれらを用いて加工された加工物
Krebs et al. Cutting parameters for roughing turning of alloy 625 clad using ceramic inserts
JP5427575B2 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼製機器および配管の切削加工方法ならびにこれを用いて切削加工された原子力プラントの機器および配管
Guvenc et al. Experimental study on optimization of cutting parameters by using Taguchi method for tool vibration and surface roughness in dry turning of AA6013
Kun et al. Machinability of Ni-based superalloys by indexable end mills
Gaitonde et al. Selection of optimal process parameters for minimizing burr size in drilling using Taguchi's quality loss function approach
Kalidass et al. Experimental investigation on the effect of tool geometry and cutting conditions using tool wear prediction model for end milling process
Kühn et al. Process design for gear shaping of austempered ductile iron (ADI) components
Polishetty et al. Advances in conventional machining processes for machinability enhancement of difficult-to-machine materials
Zawada-Michałowska et al. Effect of the Technological Parameters of Milling on Residual Stress in the Surface Layer of Thin-Walled Plates
Petrů et al. Influence of strengthening effect on machinability of the welded Inconel 625 and of the wrought Inconel 625
Belgasim et al. Modeling of residual stresses induced in machining aluminum magnesium alloy (Al–3Mg)
Langschwager et al. High Temperature Fatigue of Welded Joints—Experimental Investigation and Local Analysis of Butt Welded Flat and Cruciform Specimens
JP5752207B2 (ja) オーステナイト系ステンレス鋼製機器および配管の切削加工方法ならびにこれを用いて切削加工された原子力プラントの機器および配管
Abdul Halim et al. Tool life prediction by RSM for cryogenic milling of inconel 718
Chan et al. Process optimisation for internal cylindrical rough turning of nickel alloy 625 weld overlay
Kannan et al. Experimental Study on Tool Wear and Cutting Temperature during Machining of Nimonic C-263 and Waspaloy Based on Taguchi Method and Response Surface Methodology

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11838030

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13878335

Country of ref document: US

Ref document number: 2011838030

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE