CAEを活用した難削材のMQL超音波振動併用切削加工技術開発に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350068
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 帯川 利之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70134830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 篠塚 淳 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30282841)
• Keywords: 切削加工 / MQL / 難削材 / 超音波振動切削 / CAE

Research Abstract

生産による地球環境へのインパクト軽減のため,切削においては,有害な添加物を含む大量の油剤の使用を停止し,植物油などの微量の生分解オイルを用いるミニマムクーラント(MQL)切削加工技術の確立が要請されている.しかしMQL切削加工技術の普及には,チタン合金やニッケル基超耐熱合金などの難削材の切削,あるいは,高速・高能率切削に対する安定した冷却・潤滑効果を得ることが重要であるが,これを実現することは非常に難しいといわれている.そこで切削のCAE技術を活用したMQL加工の評価,あるいは,超音波振動切削との併用によるMQL効果の改善により難削材のMQL切削技術の開拓を目的として本研究を実施した.
本年度は,昨年度に引き続き,MQL超音波振動併用切削加工装置の開発と改善,切削状態の監視用工具の開発,ならびに,オイルミスト流れの解析の3つ観点から研究を行った.先ずMQL超音波振動併用切削加工装置では,切削油を植物油から生分解性の高いエステルに変更し,圧縮空気の圧力や油量の影響,超音波併用の効果について検討した.被削材はインコネル718とチタン合金Ti-6Al-4Vである.次に切削温度によりMQL超音波振動併用切削における切削状態,冷却・潤滑状態を監視するため,50μmの分解能を有するより信頼性の高い温度センサー内蔵型工具の開発を進めた.熱電対は,昨年の白金・白金ロジウムからニッケル・ニッケルクロムに変更した.オイルミストの流れ解析については,今年度購入した構造格子による汎用数値流体力学解析ソフトと計算機を用い,より実際の切削状態に近いモデルでの詳細な解析を行い,オイルミストの刃先への進入機構ならびに切削点への供給状態を評価した.また実験との比較検討を行った.

Research Products

• [Publications] Y.Kamata, T.Obikawa, J.Shinozuka: "Analysis of Mist Flow in MQL Cutting"Key Engineering Materials. 257. 339-344 (2004)
• [Publications] J.Shinozuka, T.Obikawa: "Development of Cutting Tools with Built-in Thin Film Thermocouples"Key Engineering Materials. 257. 547-552 (2004)
• [Publications] 釜田康裕, 篠塚淳, 帯川利之: "高速突切り加工におけるMQLの効果"2004年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 545-546 (2004)