2017 Fiscal Year Research-status Report
超硬合金を直接切削できるコーテッド超硬工具の工具形状確立と仕上げ面評価
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16K06007
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
岡田 将人 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (60369973)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大津 雅亮 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (20304032)
三浦 拓也 福井大学, 学術研究院工学系部門, 助教 (60781466)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 切削加工 / ダイヤモンドコーテッド超硬工具 / 超硬合金 / 直彫り加工 / エンドミル加工 / ドリル加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，ダイヤモンドコーテッド超硬エンドミルを用いた超硬合金の直彫り加工において，従来のダイヤモンドをコーティングした状態のまま切削に供するのでなく，コーティングした後に刃先処理を施した工具による切削特性を検討した．切削工具にコーティング処理を施すと，工具の最外層の機械的特性，しゅう動特性の制御が可能になる利点があるが，その反面，工具刃先部の丸み半径が増大するという切削工具としての欠点も同時に生じる．昨年度までの工具では，この丸み半径が大きい状態のまま切削に供し，偶発的に発生する刃先部コーティングの部分的な剥離を活用して，丸み半径の小さな刃先の発現を期待していた．しかしながら，上記の作用では，切削当初は丸み半径の大きな刃先での切削となるため，剥離が生じるまで大きな切削抵抗が生じること，偶発的に生じるコーティング剥離により仕上げ面性状が急激に変化することが問題となる．そこで，平成29年度では，ダイヤモンドコーティング処理を施した丸み半径の大きな工具刃先に対し，丸み半径を極小化するための刃先処理を施し，これを用いた場合の従来工具との切削特性の違いを明らかにした．当初計画では，適切な刃先形状をFEMにより検討する予定であったが，昨年度からの成果より実験的に十分検討できると判断し，FEMによる検討は省略した．本実験により，刃先処理を施すことで，切削開始当初より良好な表面性状の仕上げ面が得られるとともに，切削工具の工具寿命の伸長効果も得られることを明らかにした．
これと並行して，ダイヤモンドコーテッド超硬ドリルによる超硬合金の穴あけ加工に関する検討も当初の計画通り実施した．本実験では，工具の摩耗進行形態と加工穴エッジ部ならびに内面性状について，種々の条件ごとに明らかにすることができ，当初の計画以上の成果を得ることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
エンドミル加工の刃先処理工具に関する実験においては，当初計画ではFEMモデルを用い，直彫り加工に供するに適した刃先形状を検討することとしていた．しかしながら，平成28年度の進捗状況で挙げている通り，微小な刃先部での現象の高精度なモデル化が困難であった．また，代替的な対策として，実験的に種々の切削条件により検討する対策を取ることができたため，FEMモデルによる刃先形状の検討は実施しなかった．結果的には，刃先処理を施した切削工具が，従来の処理を施さない工具より良好な表面性状ならびに工具寿命が得られることを明らかにでき，当初の研究目的に沿った知見を得ることができた．これらの観点より，エンドミル加工に関する研究の進捗状況について「おおむね順調に進展している」と判断した．
ドリル加工の工具摩耗形態と加工穴品質に関する実験においては，当初計画していた代表的な切削条件のみでの検討に留まらず，複数の切削条件下における摩耗形態を包括的に明らかにすることができた．また，当初はドリルマージン部の摩耗が工具寿命に支配的であるとの見込から，切りくず排出の様子を高速度カメラにより撮影することを計画していた．しかしながら，工具寿命は工具刃先部の突発的かつ大規模なコーティング剥離に支配されていることが明らかとなり，高速度カメラを用いた検討は取りやめた．これらのことから，ドリル加工に関する研究においても「おおむね順調に進展している」との判断に至った．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度の研究の推進方策について，当初の研究計画からの変更点と併せて以下に示す．
エンドミル加工に関する実験において，これまで2年間でおおむね当初の計画に倣った成果が得られており，平成30年度も当初計画通りに直彫り加工した仕上げ面の品質に焦点を充てて進めることとする．その評価方法についても，申請時の計画通り抗折力試験を適用する．既に予備試験として，抗折力試験を実施し，設計製作した試験機により適切な試験結果が得られることを確認している．今後，種々の加工方法，切削条件により得られた仕上げ面を有する試験片に対する抗折力試験を行い，ダイヤモンドコーテッド超硬工具による超硬合金の直彫り加工により得られる仕上げ面が，従来法である放電加工面や放電加工面に対し研磨仕上げを施した仕上げ面に対する優位性を定量的に評価する．
ドリル加工に関する研究においては，おおむね当初目指していた知見を得ることに成功しており，研究成果のより広範な社会還元を目指して，超硬合金以外の硬脆材料に対する検討を進める．具体的には被削材としてセラミックス系の材料を選定し，ダイヤモンドコーテッド超硬ドリルを適用した際の切削抵抗，工具摩耗形態，切りくず形態，加工穴品質を種々の加工条件ごとに明らかにする．
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| Causes of Carryover |
「現在までの進捗状況」において示したとおり，当初の予定であった刃先部での現象の高精度モデル化は実施せず，その代替的な対策として実験的な手法を取った．これに付随して，必要物品を変更することで，より実験的手法を効率的に行えたため，今年度の使用額が予定より低くなった．来年度は，ドリル加工の実験を当初予定より充実させ，より波及効果ならびに汎用性の高い研究成果を還元する．
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Research Products
(2 results)
