空気静圧主軸搭載の工作機械による高速・サブミクロン・エンドミル加工に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650132
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 岩部 洋育 新潟大学, 工学部, 助教授 (80018910)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶽岡 悦雄 新潟県工業技術総合研究所研究開発センター, 専門研究員 ; 田村 武夫 新潟大学, 工学部, 助教授 (90115048)
• Keywords: エンドミル / 高速加工 / サブミクロン加工 / 空気静圧主軸 / 繰返し段加工 / 軸方向送り加工 / 仕上げ面粗さ / 有限要素法

Research Abstract

本研究は空気静圧主軸搭載の高速加工機を用いて,エンドミルによる高速・サブミクロン加工を実現することを目的としており,アルミニウム合金(JIS5052s)の高速加工を行った.工作物には切削力等による変形から高精度加工が困難とされる薄壁形状を対象としているが,エンドミルの側刃を用いる通常の加工法とともに,微小な軸方向切込みを繰返し与えながら加工を行う繰返し段加工法を提案し,両加工法による加工誤差を比較検討を行っている.得られた結果を整理すると次の通りである.
(1) 通常加工では壁厚4mm以下を良好な加工面に仕上げることは困難である.しかし繰返し段加工では壁厚1mmまでの加工を実現した.
(2) 薄壁の両面に生じる加工誤差の要因をa)主軸の傾斜,b)工具の振れ回り,c)工作機械の熱変形d)切削力による変形およびe)測定圧による変形に分類した.
(3) a)ないしe)の要因による誤差を推定するとともに,d)およびe)の要因による誤差はFEM解析により工作物の変形を計算した.その結果,実験値と各誤差を加算した予測値はほぼ一致する.
(4) 厚壁においては,軸方向切込み0.05mm,半径方向切込み0.1mmの条件で繰返し段加工を行うと,最大高さ粗さは0.4μmのサブミクロンを達成している.
上記加工に加えて,軸方向に送りを与える加工法をさらに提案し,その基礎実験も行った.その結果,工具径5mm,ピッチ0.1mmで加工を繰返すことによって,送りおよび軸方向の粗さがともにサブミクロンを実現できることを確認した.