2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K05727
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
關谷 克彦 広島大学, 工学研究院, 助教 (80226662)
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2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 構成刃先 / 切削加工 / 切削工具 / ニッケル基耐熱合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では断続旋削加工を実施し，加工途中に非切削時間を設けることにより，切りくずを分断させ，この切りくずの末端部の観察を行い，その後この末端部を樹脂埋め後，断面研磨を実施しつつ観察を行うことにより，凝着物の大きさと形状およびその変化を把握することによって，切削加工のおける凝着物生成メカニズムを明らかにすることを目的としている．
2年目の本年度は，前年度対象としたオーステナイト系ステンレス鋼から対象被削材をニッケル基耐熱合金とし，超硬工具K10種を用いて種々切削速度下で断続旋削加工を行い，生成された切りくずに対して観察等を行った．高温強度が高い被削材であるため，切削速度が30m/min以上となると断続加工による衝撃的な切削力の作用が原因とみられる工具刃先の欠損が生じた．50m/min以上では切削開始直後に工具刃先が欠損し，有効なデータを得ることができなかった．しかしながら，常用切削速度域である切削速度20m/min程度より低速度下では，連続型切りくずが生じ，切りくず端部（工具が被削材から離脱する直前に生成された部分）には，大きな凝着物が観察され，断面観察の結果，構成刃先が観察された．この時，仕上げ面の断面曲線は明確な送りマークが観察され，一般的に良好と解されている表面が得られていた．切削速度が上昇すると生成される凝着物（構成刃先）の規模は小さくなるものの凝着物（構成刃先）の消滅は認め難かった．また，切削中のビデオ観察から切削速度が上昇すると工具に設けられていたチャンファ部に沿って，二次切りくずの生成が認められた．切削速度の上昇に伴い，被削材の軟化が生じ，切削幅方向に二次的な切りくずの流出が生じたものと考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度対象とした被削材は高温強度が高かったため，工具が被削材へ突入する切削開始時に衝撃的な力が工具刃先に働き，工具欠損が頻繁に起こった．工具欠損は確率論的に生じるため，繰り返し実験を実施したが，被削材の量的な制約もあり，切削速度40m/min以上の条件では結果が得られなかった．
また，本材料は鋸歯状切りくずが生じることが知られており，切削中に頻繁に切りくずが分断され易く，このため観察対象の切りくず端が判別しがたく，煩雑な実験となってしまった．また，本材料は延性も高く，予期した以上に被削材側には大きなばりが生じ，そのため，切りくず終端も伸ばされており，切削終了直前にすくい面に接触していた部位の同定が困難なものもあった．これらのため，予定より遅れが生じている．
切りくずの伸びに対しては，他の金属を接着するなどの方策も試したが，結局，本年度中には根本的な解決に至らなかった．被削材にねじ穴を設け，ばり生成を抑制するための金属板を六角ボルト等を用いてに固定する策も考えれるが，本材料は典型的な難削材であるため，ねじ穴の追加工には費用も時間もかかり，効果が得られるか否かが定かではないため，より簡便な対応策を検討中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
被削材の延性によるばり生成の影響を抑制する対策が残されてはいるが，現在までにオーステナイト系ステンレス鋼とニッケル基耐熱合金の切削時には凝着物が小規模化することはあっても消失するとは考え難い結果が得られているため，次年度については，被削材をチタン合金（本材料も切削中に凝着が生じやすい材料とされている）として断続旋削を行い，切りくず終端部の観察を行うことを中心に研究を進めて行く．
また，ばり生成抑制用の金属と被削材を埋め込み用樹脂で同時に埋め込み，本実験手法の短所を改善できるか否かも検討したい．
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| Causes of Carryover |
研究途上で生じた当初予期しなかったトラブルが生じ，研究に遅れが生じたため，結果的に当初の予定より消耗品購入がが少なくなったため費用が残っている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度生じた問題点に対する改善策実施には消耗品の購入が必要なため，この費用に充てるとともに，不足している実験実施のための費用として使用する予定である．
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