楕円振動切削加工法による超硬合金の超精密微細加工

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760078
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 鈴木 教和 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00359754)
• Keywords: 楕円振動切削 / 超精密加工 / 超硬合金 / 振動切削 / 延性モード加工 / 臨界切込み量 / 超硬金型 / ダイヤモンド工具

Research Abstract

本研究では、楕円振動切削加工法および超精密楕円振動制御技術を適用し、一般的には不可能と考えられる超硬合金のダイヤモンド切削を試みた.
バインダ金属を含有する超硬合金とバインダレス超硬合金に対して基礎的な溝加工実験および平面加工実験を行い,超精密超音波振動切削加工における各種条件(振動条件,加工条件)の及ぼす影響について検討を行った.バインダ金属を含有する超硬合金の溝加工実験の結果,通常の切削に比べて楕円振動切削では比切削抵抗が数十分の一に減少し,仕上げ面性状が大幅に向上することを確認した.特に,切込み方向の振動振幅が小さく,速度比(振動速度/切削速度)が大きい加工条件の楕円振動切削において良好な延性モード加工が可能となることを確認した.一方,切込み方向に振動振幅が大きい振動条件では,超硬微粒子の脱落と見られる欠陥が多発し,逆に通常の切削よりも仕上げ面性状が劣化してしまうことがわかった.これは楕円振動切削の切りくず引き上げ動作により被削材が脱落してしまうためであると考えられる.また,ガラスや単結晶材料などの硬脆材料における切削と異なり,明確な延性-脆性モードの遷移領域はなく,数ミクロン程度の実用的な切込み条件においても良好な延性モード加工を行い得ることを確認した.
バインダ金属を含有しない超硬合金においては,脆性破壊が発生しやすくバインダ金属を含有する場合と比較して良好な延性モード加工が困難である傾向を確認した.
バインダ金属を含有する超硬合金に対して平面加工を行った結果,通常のダイヤモンド切削と比較して楕円振動切削により良好な40nmRy程度の仕上げ面性状が得られるが,工具の損耗が激しく微小な領域の加工にしか適用できないことがわかった.

Research Products

• [Publications] N.Suzuki: "Ultraprecision Micromachining of Hardened Steel by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting"Proceedings of the 2003 International Symposium on Micromechatronics and Human Science. 221-226 (2003)
• [Publications] E.Shamoto: "Ultraprecision Machining of Hard Materials by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting"International Progress on Advanced Opticals and Sensors. 195-201 (2003)
• [Publications] 社本英二: "機械式円振動発生機構を利用した楕円振動切削加工機の開発"精密工学会誌. 69巻4号. 542-548 (2003)
• [Publications] 鈴木教和: "超硬合金の超精密超音波振動切削加工-各種条件の影響-"2003年度砥粒加工学会学術講演会講演論文集. 303-306 (2003)
• [Publications] 鈴木教和: "単結晶材料の延性モード超音波楕円振動切削加工"2003年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 340 (2003)
• [Publications] 鈴木教和: "楕円振動切削加工法による金型鋼の超精密・微細加工"型技術. 18巻13号. 16-17 (2004)
• [Publications] 加藤晃央: "楕円振動切削加工法における切削プロセス制御の試み"第35回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 193-194 (2004)
• [Publications] 土屋英滋: "放物線型超音波振動切削加工法および振動工具の開発"第35回学生員卒業研究発表講演会講演前刷集. 206-207 (2004)