積層材料の振動穴あけ加工に関する研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650304
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tokyo Metropolitan College of Technology
• Principal Investigator: 青木 繁 東京都立工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (20106610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 惟之 東京都立工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40124002)
• Keywords: 振動 / 積層材料 / 穴あけ加工 / ボール盤 / 剥離 / 表面粗さ / 切削 / 円筒度

Research Abstract

FRP積層材料は軽量化や高強度化,成形が容易であることなどの有利な点が多いため,種々の構造物に使われている。FRP積層材は,とくに穴あけ加工の際には積層面での剥離が発生しやすい。切削時に比較的小さい振動荷重を加えることによって切削が困難な材料を切削することができ,仕上げ精度が向上する例が報告されている。しかしながら,このような振動荷重を加えながらFRPを切削する方法について検討した研究はほとんどなく,剥離が発生しないような加振方法についても明らかにされていない。本研究では,このような観点からとくにFRP積層材料の穴あけ加工に着目し,振動荷重を利用して積層面に剥離を生じない方法を開発することを目的としている。
FRP積層材料を加振しながら穴あけをする装置を作製し,実験によって積層面での剥離が発生しない条件について検討する。工作機械としてはボール盤を対象とする。加振部としては,テーブルおよび工具取付部などが考えられるが,本研究では比較的取付が容易であるテーブルを加振する方法を採用する。そのため,ボール盤のテーブルを加振する装置を作製し,積層材料の伝達関数がピークとなる振動数で加振しながら穴あけを行った。その際に,削消時の切削抵抗や,加工後の加工面の表面粗さや円筒度なども測定する。当初は基礎データを得るために,2枚のFRP板を積層した材料で実験を行うが,多層の積層材料についても実験を行い,積層枚数が加工性におよぼす影響について明らかにする。積層材料のボール盤上での固定方法は実機を参考にして決めた。その結果,積層枚数によらず,加振しながら穴あけをした方が剥離がおこりにくく,加工後の加工面の表面粗さおよび円筒度がよくなることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 青木 繁: "Effect of Welding Position on Dynamic Characteristics of Welded Stracture" Pressure Vessels and Piping Design,Analysis,and Severe Accidents American Society of Mechanical Engineers. PVP Vol.331. 115-119 (1996)
• [Publications] 青木 繁: "Elasto-Plastic Model for Reduction of Residual Stress of Welded Joint Using Vibration" Proceeding of the Third Asian-Pacific Conference on Computational Mechanics. Vol.1. 129-134 (1996)
• [Publications] 青木 繁: "超音波振動を利用した残留応力の低減法" 山梨講演会論文集. 49-50 (1996)
• [Publications] 青木 繁: "振動を利用した溶接残留応力低減の評価モデル(降伏条件を考慮したモデル)" 日本機械学会第9回計算力学講演会講演論文集. No.96-25. 159-160 (1996)
• [Publications] 青木 繁: "振動を利用した溶接残留応力低減の評価モデル(降伏条件を考慮したモデルによる解析)" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会講演論文集. No.974-1(発表予定). (1997)