センタレス研削方式によるセラミックス球の枚葉型加工技術の開発に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450059
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 加藤 正名 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (60005262)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野村 光由 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助手 (70325942) ; 呉 勇波 秋田県立大学, システム科学技術学部, 講師 (10302176)
• Keywords: センタレス研削 / 超音波振動 / セラミックス球 / 調整砥石

Research Abstract

本研究は,センタレス研削方式によるセラミックス球の枚葉型加工技術を確立することを目的としている.これは,従来のセンタレス研削盤における調整砥石をシューに置き換えて,球体加工を可能にするように工作物にX軸とY軸回りの運動をそれぞれブレードのYZ平面内の超音波楕円振動とシューのXZ平面内の超音波楕円振動によって与えることにより,センタレス方式で球体研削を行おうとするものである.
本研究補助の初年度(平成13年度)で得られた中間結果としては,超音波楕円振動シュー/ブレードを設計・製作し,その性能評価を行った.また微小送りユニットを設計・製作し,工作物の送り込みテストを行った.その結果,半径切り込み量は0.1μm程度で微小送り込み可能であることを確認した.そして最終年度(平成14年度)での内容と結果を次のようにまとめる.
(1)製作した微小送りユニットと超音波振動付加シュー/ブレードを取り付けられるように既設のセンタレス研削盤を改造して,加工実験機を構築した.
(2)球体加工テストに先立って,構築した加工実験機において1軸回転体(φ1〜5mm,長さ15mmのSK4ピン)の加工テストを予備実験として行った.初期真円度20μm程度の加工物は研削後1.5μm程度まで向上した.これによって,超音波楕円振動による加工物の回転制御に基づく新しいセンタレス研削法を提案することができた.
(3)球体のX軸とY軸回りの2軸回転制御テストを行った結果,Y軸回り運動は不安定であることがわかった.これは,共振型のブレードの超音波振動速度が過大でかつ時間的に不安定なためであることが明らかになった.現在,非共振型で振動速度が低い新しい原理の楕円振動ブレードを開発中である.その完成次第に球体の回転制御テストと加工テストを行う予定である.
(4)センタレス研削方式による球体の成球過程のコンピュータシミュレーション法を開発し,成球効果の最もよい幾何学的支持条件を特定した.

Research Products

• [Publications] 呉 勇波, 加藤正名, 庄司克雄, 厨川常元, 立花 亨: "調整車を用いないセンタレス研削法の開発-実験装置の試作と二,三の研削テストー"砥粒加工学会誌. Vol.46, No.10. 510-514 (2002)
• [Publications] Yongbo Wu, Yufeng Fan, Masana Kato, Jun Wang, Katsuo Syoji, Tsunemoto Kuriyagawa: "A New Centerless Grinding Method without Employing Regulating wheel"Key Engineering Materials. Vols.238-239. 355-360 (2002)
• [Publications] 呉 勇波, 立花 亨, 加藤正名, 庄司克雄, 厨川常元: "調整砥石レスセンタレス研削装置の開発研究"日本機械学会第3回生産加工・工作機械部門講演会講演論文集. 135-136 (2001)
• [Publications] 呉 勇波, 加藤正名, 立花 亨, 庄司克雄, 厨川常元: "微小径工作物のセンタレス研削に関する研究"2002年度精密工学会春季大会講演論文集. 361 (2002)
• [Publications] 範玉峰, 呉 勇波, 加藤正名, 庄司克雄, 厨川常元, 立花 亨: "調整砥石レスセンタレス研削における工作物の成円過程"2002年度精密工学会東北支部学術講演会講演論文集. 59-60 (2002)
• [Publications] 呉 勇波, 範玉峰, 加藤正名, 立花亨, 庄司克雄, 厨川常元: "超音波楕円振動シュー心無し研削におけるシューの超音波楕円振動が工作物の運動姿勢に対する影響"2003年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. (CD-ROM). F23 (2003)