2023 Fiscal Year Annual Research Report
電解溶出現象を利用した電解複合ミーリングの加工メカニズムの解明と制御に関する研究
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21K03794
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| Research Institution | Shizuoka Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
後藤 昭弘 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (00711558)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電解加工 / 超硬合金 / ミーリング加工 / コバルト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電解加工を併用したミーリング加工（以下、電解複合ミーリングと呼ぶ）の開発を進めた。本方法は、超硬合金の成分であるCoを電解により溶出させ、Coが溶出して脆くなった部分を絶縁性の切れ刃で除去する方法である。本研究では、加工原理を明らかにし、高効率な加工を継続できる技術を開発することを目指した。
初年度は、加工原理について調べた。これまでの本方法での加工速度が妥当であるか調査した。極間距離と電解の電流密度を調べ、その結果に基づき加工中に流れる電解電流を計算により求めたところ、実際の値と一致した。この結果から、これまでの方法では目標とする高速加工は困難であることがわかった。そこで、高速加工を実現するために、重切削の方法を試み、電解電流を上げることができた。
二年目は、加工速度を高める方法について検討した。本方法では、「電解無し」と比較して5～10倍程度の工具送り速度で加工できるようになったが、電流値から計算した加工速度よりも小さい速度でしか加工できていないことがわかった。工具と工作物の対向面積を上げることで、加工時に流れる電流を30A程度まで上げることができたが、この電解電流がすべてCoの溶出に使われその部分をすべて除去できると仮定した場合の加工速度に対して、数分の１程度の速度でしか加工できなかった。理由を調査したところ、工具の砥粒の隙間に加工屑が詰まることがわかった。すなわち、電解電流であると考えていた電流のある部分は電解電流ではなく、加工屑を介して流れる短絡電流であることがわかった。
三年目は、工具の目詰まりを解消する方法を検討した。目詰まり材料の主成分がWCであることを考慮し、加工中に逆の電圧を印加し、WCを絶縁物である酸化タングステンに変えることを試みた。その結果、目詰まり材料を絶縁物に変えることができ、さらに超音波を付与することで除去でき、加工を連続させることができた。
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