2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of functional surface by ultra-precision cutting of mold materials for plastic injection molding
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19K04127
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
坂本 重彦 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00315285)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ステンレス鋼 / バニシング加工 / 硬度 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3軸立形マシニングセンタで、TiAlN コーティング超硬スクエアエンドミルを切削工具として、オーステナイト系ステンレス鋼SUS304の切削実験を実施した。加工中、切削油剤として植物油ベースのセミドライ加工専用油剤を供給した。加工実験は、荒加工とバニシング仕上げ加工の2種類とした。荒加工の切削条件は、切削速度Vc=60m/min、工具軸方向切込み量8mm、工具半径方向切込み量800ミクロンである。一方、バニシング仕上げ加工では、切削速度をVc=10-60m/minと変化させて、工具半径方向切込み量を5ミクロンと極めて小さくしている。
加工前のSUS304表面のビッカース硬さは163HVであったが、荒加工を行なった切削仕上げ面では、硬度が276HVまで上昇した。さらにバニシング仕上げ加工後、硬度が356HVまで上がった。バニシング仕上げ加工における切削条件において、切削速度を20m/minに、1刃当たり送り量を2ミクロン/toothまで低速加工とすると、仕上げ面の硬度が469HVまで上げられた。
加工表面層の性状を確認するために、X線解析装置を使用して結晶構造解析を行なった。バニシング仕上げ加工を行ったSUS304では、オーステナイト相がマルテンサイト相に変態していることを確認した。すべての加工ではMQLによる圧縮空気を供給して加工していたため、加工中の温度上昇による影響よりも、機械的な応力による加工誘起マルテンサイト変態が生じたと推察される。
オーステナイトステンレス鋼SUS304に対して、切込み量を小さくし、低速加工を行うバニシング仕上げ加工が、加工仕上げ面にマルテンサイト相を構築して表面硬度を上げられることがわかった。バニッシュ超精密切削加工を実施することは、さらに高精度な加工仕上げ面を創成することに留まらず、高機能な硬度仕上げ面を構築する加工技術につながると考えられる。
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