Orbital drilling of large diameter deep holes in aircraft parts

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H03160
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 松村 隆 東京電機大学, 工学部, 教授 (20199855)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 切削 / 炭素繊維強化プラスチック / チタン合金 / オービタル加工 / エンドミル / 切削シミュレーション / 加工精度 / 残留応力

Outline of Annual Research Achievements

今年度は，オービタル加工による大径穴の穿孔における仕上げ工程を対象とし，切削シミュレーションと切削試験により，高精度加工に対する工具および切削条件の指針を明らかにした．昨年度の段階で，オービタル加工では穿孔時に切りくずが堆積し，それが工具損傷や仕上げ面および加工精度の悪化を引き起こすことが明らかとなった．一方，オービタル加工の利点としては，工具の公転半径を制御することによって所定の穴径を自在に加工できる．そこで，大径穴の加工を荒削りと仕上げ削りの2工程に分割し，高精度化を図った．すなわち，荒工程では切りくず排出用の穴を加工し，仕上げ工程では低切込みで切削負荷をかけずに所定の直径に加工した．その結果，オービタル加工用の市販工具でも，直径誤差，円筒度，同軸度，真円度を本研究の目標の10μm以下の加工誤差を達成した．
さらにオービタル加工におけるエンドミルの動特性をインパルス応答法で測定した．本研究では，回転する工具に対してインパルスハンマで衝撃力を与え，切れ刃回転角に対する振動定数を推定した．エンドミルの切削では仕上げ面は切れ刃の食いつきに創成されるが，この過程においては工具のチャンファの影響が大きい．そのためチャンファが大きくなると，減衰係数が大きくなることが定量的に明らかとなった．これにより，振動抑制効果が得られ，例えば，バレル工具ではびびり振動が抑えられる．また，残留応力の観点では，チャンファ部による仕上げ面への押込み力が大きくなり，大きな圧縮の応力場が穴の内面に残留する．測定の結果，市販の工具に対して，チャンファ部が比較的大きいバレル工具の方が100MPa程度大きな圧縮の残留応力となり，部品の疲労寿命に良い効果が期待できることが明らかとなった．

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。