2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of Micro Ultrasonic Knurling Technology for High Strength Texturing to Large Area Sliding Surface
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18K03890
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
青木 繁 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 名誉教授 (20106610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 智久 東京工業大学, 工学院, 准教授 (70334513)
酒井 康徳 芝浦工業大学, システム理工学部, 助教 (70774769)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超音波 / 転写加工 / 圧縮力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物体表面へ数ミクロンから数百ミクロン間隔の微細凹凸を創成することで摩擦が制御できる。これを航空機や発電機、工作機械といった大型産業機械のしゅう動面に適用して低摩擦化を達成できれば、その機械効率は飛躍的に向上する。これを実現するためには、耐摩耗性が高い微細凹凸を高精度かつ高能率に大面積のしゅう動面へ加工する技術が要求されるが、既存技術では実用に十分耐えうる微細凹凸の加工技術は存在しないのが現状である。本研究ではこのような状況を勘案し、転写ローレット加工 (塑性加工)に超音波を複合することで、既存加工技術で不可能だった大面積のしゅう動面へ微細凹凸を創成できる加工技術「MUK(Micro Ultrasonic Knurling)」を開発することを目的とする。
上記の目的を達成するために、押付力や摩擦力をセンシング可能な超音波と転写ローレット加工を複合した微細凹凸加工技術（MUK）加工機を用いて、比較的簡単な形状を加工する実験を行い、超音波振動を加えながら加工することの有効性を確認した。また、加工量と押付力および摩擦力との関係を求めた。得られた結果から、超音波振動が押付力や摩擦力に及ぼす影響についても見通しを得た。これらのことによって、押付力を制御量として塑性流動を制御した高能率・高精度微細凹凸加工を実現することができた。加工によるテクスチャ表面の摩擦力評価も行った。また、加工実験により、最適なMUK加工条件の決定指針を確立した。
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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
次のような計画で研究を進めた。
押付力や摩擦力をセンシング可能な超音波と転写ローレット加工を複合した微細凹凸加工技術（MUK）加工機を用いて、押付力を制御量として塑性流動を制御した高能率・高精度微細凹凸加工を実現する。加工によるテクスチャ表面の摩擦力評価も行う。また、実加工実験により、最適なMUK加工条件の決定指針を確立する。
押付力を制御量とする加工機を製作し、金属表面にテクスチャを創生する実験により超音波振動を加えながら加工すると、加工効率が改善されることが確認された。また、加工した表面の摩擦特性を測定し、適切な摩擦特性が得られる加工条件の決定指針を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度・平成31年度（令和元年度）の研究成果を踏まえて、次のような計画で研究を推進する。
令和2年度：MUK加工により、微細凹凸を設けた精密位置決め装置用の滑り案内面を加工し、実際の案内面として実用に十分に耐えうるものであることを、従来技術で加工したものと比較して検証する。さらに、案内面の設計において不可欠な摩擦特性や振動減衰性などを考慮した、微細凹凸形状の設計指針を示す。
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| Causes of Carryover |
当初の計画より必要な物品費が少なくすんだ。また、研究成果発表については予定していた学会が中止され、当初の計画より発表する機会が少なかった。令和2年度は理論解析で用いるソフトなどに費用がかかる予定である
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