2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental research of wet mass finishing focused on abrasive media behavior
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20K14623
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
橋本 洋平 金沢大学, 機械工学系, 助教 (30456686)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | バレル研磨 / ジャイロフィニッシング / ストリームフィニッシング / 湿式条件 / コンパウンド / 研磨挙動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多数の遊離砥粒による材料除去により表面粗さを向上する研磨加工は，優れた摩擦摩耗特性や美しい外観などを創成できるため，ものづくりにおいて重要な加工技術である．しかし，金型や装飾品などといった複雑形状に対する研磨加工では，未だ職人の手作業に頼るケースが多い．このため，複雑形状に対する優れた研磨技術の確立は生産工学において重要な課題といえ，本研究ではその有力な解のひとつとして期待されるバレル研磨に関する理論構築に取組む．
バレル研磨では，砥粒と水を充填したバレル内に加工物を入れ，バレルに運動を与えることで，多数の砥粒と加工物の間に相対運動を生じさせる．そして，この相対運動による微量の材料除去の繰返しにより加工物の表面粗さが向上される．このため，バレル研磨の理論構築を行う上で，加工物表面での砥粒の動きの理解は不可欠となる．
本研究課題では，小型無線カメラを加工物内に設置することで，加工物表面での砥粒運動を観察する新しい評価手法を開発した．また，圧力計測シートを用いることで，加工物と砥粒間の局所的な接触圧分布の計測も開発した．
これらの新たな評価技術を活用し，水を用いない乾式条件，水を用いた湿式条件，水の代わりに潤滑性やメディア洗浄効果を向上させえるコンパウンドを用いた湿式条件で試験を行った．この結果，乾式条件と比べ水を用いた湿式条件では，研磨量が3倍程度大きく，研磨後の表面粗さは0.5倍程度小さいことを確認した．なお，湿式条件にすることで，液架橋効果により接触力が増加するが，その効果は研磨量の増加率よりも大きかった．このことから，水を用いた湿式条件では砥粒の目詰まりを抑制できることが，研磨性能を大幅に向上できることを明らかにした．また，水をコンパウンドに代えることで，研磨量が10%程度増加し，研磨後の表面粗さは10%程度低減し，その有用性についても確認した．
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