硬脆材料の延性モード超精密超音波振動切削加工に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452138
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 森脇 俊道 神戸大学, 工学部, 教授 (00031104)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 和宏 新潟大学, 工学部, 助教授 (00018673) ; 社本 英二 神戸大学, 工学部, 助手 (20216146) ; 杉村 延広 神戸大学, 工学部, 助教授 (80135813)
• Keywords: 振動切削加工法 / 延性モード切削 / 脆性材料 / 臨界切込み量 / 工具寿命 / ダイヤモンド工具

Research Abstract

現有の超精密加工機および今年度導入したレーザ干渉計システム等を用い、以下の研究を行った。
(1)溝切削における臨界切込み量の検討
まず、現有の超精密切削加工機を用いて基礎的な溝加工実験を行い、代表的な硬脆材料であるガラスの臨界切込み量を求め、さらに工具振動による臨界切込み量への影響について明らかにした。具体的には、通常切削における臨界切込み量がサブミクロンオーダであったのに対して、工具に切削方向の振動を付加することによって臨界切込み量が数倍に増加し、ミクロンオーダになることを確認した。
(2)平面旋削における臨界切取り厚さの検討と仕上げ面性状の解析・評価
(1)で得られた結果をふまえ、実際に延性モード超音波振動切削による平面加工を行い、延性/脆性の臨界となる送り量、切込み量について検討した。その結果、通常切削において数十ナノメートルであった臨界切込み量が、工具振動を付加することによって約百倍の数ミクロンにまで増加することを見出している。さらに、現在、今年度購入したレーザ干渉計システムを用いて仕上げ面性状の解析・評価を行いつつある。
(3)工具寿命の検討
工具寿命について検討するため、同一の工具を用いて延性モード切削を行い、定期的に切削を中断して、刃先の摩耗量の測定と仕上げ面の観察を行った。現在のところ、ガラスに対して延性モード振動切削を行った場合に、数十メートルの切削距離に対して数ミクロンの幅の逃げ面摩耗が生じることを確認している。

Research Products

• [Publications] Eiji Shamoto: "Study on Elliptical Vibration Cutting" Annals of the CIRP(to be published). Vol.43/1. (1994)
• [Publications] Toshimichi Moriwaki: "Ultraprecision Ductile Cutting of Brittle Materials by Applying Ultrasonic Vibration" Proc.of 7th IPES. 708-718 (1993)
• [Publications] Eiji Shamoto: "Fundamental Study on Elliptical Vibration Cutting" Proc.of ASPE 1993 Annual Meeting. 162-165 (1993)
• [Publications] 社本 英二: "楕円振動切削加工法(第1報)-加工原理と基本的な効果の検討" 1993年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 33-34 (1993)
• [Publications] 社本 英二: "楕円振動を応用したマイクロ切削加工法" 日本機械学会第71期通常総会講演会講演論文集(Vol.C). (発表予定). (1994)
• [Publications] 森脇 俊道: "超ミクロ世界での切削現象" 日本機械学会第70期通常総会講演会講演論文集(Vol.C). (1993)