2018 Fiscal Year Research-status Report
レーザ加工による工作機械しゅう動案内面のきさげ加工レス化に関する基礎研究
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17K06135
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| Research Institution | Tsuyama National College of Technology |
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Principal Investigator |
小西 大二郎 津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 教授 (80186717)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 表面加工 / 摩擦試験 / レーザ加工 / ２値画像処理 / グルーブ・ディンプル複合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、昨年度明らかになった課題である油溝試験片を用いて摩擦低減化の検討をした。フライス加工で摩擦面端部まで設置した油溝 （幅w=4 mm、2本）を有する試験片を作成し、油溝角への面取りの効果を確認した。結果、油溝角に面取りすれば油溝のない試験片の場合よりもやや大きな摩擦係数となるが油溝設置による摩擦係数増大が抑制できた。さらに、当初採用を考えていたC02レーザ加工技術で作成した油溝（w=1.1 mm）角への面取りは困難と判断した。加えて、レーザ加工で直径d=約0.2 mmのくぼみを作成できたがくぼみを多数設ければ加工熱が試験片に蓄積されくぼみ直径や深さの制御が困難であった。以上から本研究にレーザ加工技術の適用は困難と判断した。
次に、未実施だった予備調査および潤滑油の拡張や保持の様相を観察する実験を実施するため、機器整備を完了させた。まず導入機器を用いて判別分析法とpタイル法とで２値画像処理法の確認を行った。くぼみに存在する蛍光剤を含む潤滑油の発光により得られた画像の濃度度数分布は双峰型分布を示したが判別分析法では取得した撮影画像の発光輝度が低かったためか２値化閾値を自動判別できなかった。pタイル法では２値化閾値を設定すればくぼみに存在する潤滑油の面積率を求められた。
最後に、くぼみを油溝で連結することの効果の確認を行った。２種の複合試験片B'（d=2 mm、w=4 mmの摩擦面端部までの面取りなし油溝2本）を用い試験した。低運転速度域で複合試験片の場合、くぼみ試験片あるいは表面加工のない試験片の結果よりも摩擦係数が低かった。さらに油溝端が摩擦面端部に達しないフライス加工油溝（l×w=12×4 mm、1本）のみの場合とこれに摩擦面端部に達するCO2レーザ加工油溝を結合した場合とで試験を行った。フライス加工溝にレーザ加工溝を結合させた場合の方か摩擦係数が低かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
C02レーザ加工技術を用いたディンプル・グルーブ創成法はテクスチャリング形状制御の面、しゅう動摩擦係数低減化の面から有効ではないことがわかった。往復しゅう動摩擦試験機 (津山高専備品) によるフライス加工を用いたディンプル－グルーブ複合試験片と相手しゅう動板を用いた実験B'の平成30年度計画分は計画通り実施でき、ディンプルとグルーブを複合させたテクスチャリングおよび摩擦面端部まで設置したグルーブはしゅう動摩擦係数低減に有効であることがわかった。
油溜量観察装置での実験に必要な機器の導入を完了させた。使用潤滑油に蛍光剤をあらかじめ添加しておき、これにUVランプ光源(津山高専備品)を照射・発光させることで、潤滑油の保持・拡張の様相をガラス製移動しゅう動体を介してビデオカメラで観察・記録することができ、pタイル法を用いた２値画像処理により試験面ディンプルに溜まっている潤滑油の面積率（＝油溜り率）を求めることができた。しかし、未実施だった予備調査および平成2 9年度に摩擦試験したディンプルの潤滑油の拡張や保持の様相を観察する実験の実施まで至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度の研究は以下の２つの実験からなる。１つは、油溝（グルーブ）とくぼみ（ディンプル）を有する複合金属製固定試験体と金属製往復しゅう動体とで接触面を形成させた場合で摩擦特性を調査すること。具体的にはフライス加工を用いて複数パターンのディンプル－グルーブ複合試験片B”（ディンプル直径2 mm、溝幅4 mmの面取り有グルーブ）を用いた摩擦試験を行う。
２つ目は、油溝（グルーブ）とくぼみ（ディンプル）を有する複合金属製固定試験体とガラス製回転しゅう動体を用い潤滑油の拡張や保持の様相を観察することで、グルーブ・ディンプルのもつ機能と性能を確認する。このため、まず２値画像処理を効率的に進めるため、２値化しきい値を自動的に判別させることのできる判別分析法が適用可能なように撮影条件の設定を行う。
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