2015 Fiscal Year Research-status Report
超音波振動を制御した高速切削による高品位テクスチャの加工
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15K17954
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| Research Institution | Ichinoseki National College of Technology |
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Principal Investigator |
原 圭祐 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30515812)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超音波切削 / 被削性改善 / トライボロジー特性 / 加工面テクスチャ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，超音波振動切削加工により，難削材料の被削性を向上させるとともに，規則的な凹凸を切削面に残すことにより，トライボロジー特性（摩擦・摩耗に強い特性のこと）に優れた切削面を得ることを目的とする。
そのため，初年度は研究に供するための精密切削試験装置の設計，製作を行った。従来の試験装置では，切削速度，送り速度の設定が有段であり，任意の切削面テクスチャが得られないと考えられるため，市販の高速スピンドル，送りステージを用い，かつ超音波切削工具の傾斜角度を容易に調整できる構造の装置とした。また，切削面へのテクスチャ生成は加工機の精度が大変重要となるため，主軸を空気静圧構造とした方法も検討，試作を行ったが，実用に供せる段階までには至っていない。
規則テクスチャの生成の基礎試験として，振動方向を変えて切削した試験片を数種作成，研究協力先でトライボロジー特性の評価試験を行った。試験は，試験片の円筒面にステンレス製のピンを一定荷重で押し当て，油中で軸方向に摺動させたときの軸方向摩擦力を測定し評価した。その結果，主分力方向振動を与えて切削した試験片で摩擦係数の減少ならびに安定性を認めたが，送り分力方向振動を与えて切削した試験片では，トライボロジー特性の改善は認められなかった。試験片のテクスチャを分析・比較すると，主分力方向振動を与えて切削した試験片のほうがテクスチャの凹凸高さが高いことから，トライボロジー特性の改善にはテクスチャ凹凸の高さが重要になると考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今回，申請時と一部順序が入れ替わって計画が進行している状態である。そのため，１年目で実施予定の振動方向を変化させる手法の開発よりも，３年目で実施予定のトライボロジー特性の評価試験を先に実施しており，全体計画としてはやや遅れている状態であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，以下を取り組む予定である。
〇背分力方向振動を重畳するすステムの構築→主分力振動信号の取得と，それに同期した駆動力を与えられる圧電アンプの製作
〇テクスチャ面生成切削実験→以下の手法の試験を試み，最も有用な方法について検討する，１）通常超音波切削による規則テクスチャの生成切削試験，２）背分力方向超音波を重畳した切削による規則テクスチャの生成切削試験
〇トライボロジー評価方法の確立→現状，トライボロジー特性を評価する測定器を所有していないため，特性を評価する方法を確立する。また，現状の手法も円筒面の測定に最適とは限らないので，円周方向運動での摺動試験なども検討する
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| Causes of Carryover |
予算管理を研究者でも行っており，当初予算を全額使い切る計画を立てていた。しかし最終的に発注ミスが生じ，未購入のものが生じたため，結果として残額が生じてしまった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
残額はわずかなため，工具類，材料費で十分使用は可能と考えている。
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