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2012 Fiscal Year Annual Research Report

極微細径工具による切削特性解明および超音波振動切削システムの開発

Research Project

Project/Area Number 22560120
Research InstitutionNippon Institute of Technology

Principal Investigator

神 雅彦  日本工業大学, 工学部, 教授 (80265371)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywords超音波振動 / 単粒引掻き試験 / エンドミル
Research Abstract

直径数mm以下の微小径ダイヤモンドエンドミルを用い,焼入鋼に対する溝加工実験を行い,主軸動バランスおよび工具回転数と切削された溝の性状との関係を調査し,切削挙動に関して解析した.これによって,ダイヤモンドボールまたはスクエアエンドミルにおける切削挙動を明らかにした.実験は,超精密加工機を用い,直径数mmのダイヤモンドスクエアまたはボールエンドミルを試作した.工作物には,組織が均質で高硬度な焼入鋼および窒化処理鋼を使用した.主軸回転数は~40,000min-1の範囲で変化させた.なお,工具の振れ回りは5μm以内とした.切削された溝形状,切削表面の変化に関して観察した結果,良好な切削特性が得られる切削条件を見出すことができた.
極小径細長工具による良好な切削を可能とする超音波スピンドル装置の開発に関するテーマでは,直径数mmのアスペクト比が5以上の研削砥石などの工具による良好な切削を可能とするために,超音波振動を発生させることができるスピンドル装置による切削機構を明らかにした.まず,単粒モデルによる超音波振動研削機構の解明を行った.すなわち,振動素子をビルトインした超音波振動スピンドルによる単粒の引掻き試験を実施し,振動条件と切削特性との関係を明らかにした.次に,高速超音波スピンドルによる加工実験を行った.すなわち,前記要素を具備する高速超音波スピンドルを製作し,総合性能を評価した.具体的には,超硬合金,焼入鋼,あるいはセラミックスやガラスなどの高硬度および脆性材料を微小切削し,その切削特性を明らかにした.すなわち,切削された溝形状などの変化を観察し,超音波振動の効果および試作スピンドルによる加工結果を評価し,その有効性を明らかにした.
前記の研究成果は,精密工学会およびプラスチック成形加工学会といった関連学会へ口頭発表あるいは論文投稿により行った.

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2012 Other

All Journal Article (3 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] 超音波高速スピンドルの開発および金型材料や高脆材料の微細・精密加工に関する研究2012

    • Author(s)
      金井秀生,神雅彦
    • Journal Title

      プラスチック成形加工学会誌

      Volume: Vol.24 Pages: 259-262

  • [Journal Article] 小型/高速/超音波スピンドルによる微細金型形状の精密切削/研削加工2012

    • Author(s)
      神雅彦,金井秀生
    • Journal Title

      塑性と加工

      Volume: Vol.53 Pages: 26-30

  • [Journal Article] 超音波振動研削法による高硬度脆性材料の精密加工2012

    • Author(s)
      神雅彦,金井秀生
    • Journal Title

      機械と工具

      Volume: 8月号 Pages: 65~71

  • [Presentation] 高速超音波スピンドルによる硬脆材の微細加工

    • Author(s)
      藤家広大,神雅彦,金井秀生,高橋一彰
    • Organizer
      2012年度砥粒加工学会学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府)
  • [Presentation] 高速超音波スピンドルによる硬脆材料の精密・微細研削に関する研究(第4報)-研削面の解析-

    • Author(s)
      神雅彦,藤家広大,金井秀生,湯原正籍,星野誠,和田修,磯幸男
    • Organizer
      2012年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      九州工業大学(福岡県)
  • [Presentation] 高速超音波スピンドルによる脆性材料の精密加工

    • Author(s)
      金井秀生,神雅彦
    • Organizer
      日本塑性加工学会超音波応用加工分科会第39回超音波応用加工セミナー
    • Place of Presentation
      日本大学(東京都)

URL: 

Published: 2014-07-24  

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