2014 Fiscal Year Research-status Report
微細結晶粒鋼に対する高能率マイクロディンプル切削と表面機能の制御
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25420066
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
松村 隆 東京電機大学, 工学部, 教授 (20199855)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 切削 / エンドミル / マイクロ加工 / 機能表面 / 結晶粒制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低侵襲治療における医療器具では，小型薄肉化に伴い機械的強度の高い材料が求められるとともに，生体物質のぬれ性や付着と術具接触部の摩擦を制御できる表面機能が求められている．本研究では，平成25年度から3年間にわたり，材料の結晶を微細化して高強度化したステンレス鋼の表面のぬれ・付着性と摩擦の制御を目的として，ボールエンドミルによるマイクロディンプルの高能率切削技術を開発する．
平成26年度は，ボールエンドミルによる微細結晶粒ステンレス鋼を被削材として，ボールエンドミルによるマイクロディンプル加工を試みた．また，ディンプル加工中の切削力を測定してディンプル深さに対する切削力の変化を調べ，切削力モデルを作成した．微細切削における切削力モデルは，切れ刃の押込み力と切りくず生成のためのせん断力の成分で構成されるため，両者を分離してそれぞれに対して特性値を調べた．一方，ディンプル加工における三次元の切りくず生成過程を二次元切削の重ね合わせとして考え，切りくずは切削エネルギが最小となる方向に流れるものとして，切削力の解析手法を開発した．これにより，切れ刃の回転角度に応じた切削力の変化を予測できるようになり，切削力モデルの汎用化を図ることができた．この解析手法により，切れ刃の形状や切削条件に応じた切削力の予測が可能となった．
次にマイクロディンプルの加工誤差モデルについて検討した．加工誤差は工具のたわみ，被削材の弾性変形，切込み設定における誤差に起因するため，これらを総合したモデル化を図った．工具や被削材の変形は前述の切削力解析に関連付けて，それぞれの特性値を実験結果より得た．得られた加工誤差モデルを用いて，任意の切込みに対する加工誤差を予測し，それに基づいて補償することで，高精度な加工ができることを確認した．
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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
平成26年度は，切削力モデル，加工誤差モデルの構築，加工変質層の評価である．切削力について解析的予測まで可能となり，加工誤差モデルでは，加工精度補償まで完了してる．加工変質層についても集束イオンビームによる観察をしており，結晶粒の小さい材料では，加工変質層が小さいことも確認している．したがって，当初予定した課題をすべて完了し，順調に進展しているものと判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の進捗により加工に関する成果は，十分に得られているため，平成27年度は，表面機能の変化を測定し，マイクロディンプルが表面機能に及ぼす影響を明らかにしたい．また，医療部品への応用と展開について議論したい．
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| Causes of Carryover |
平成26年度における切削試験では，予定よりも工具の摩耗が少なかったため，工具の消費量が当初より少なくなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
表面機能の評価試験のための消耗品に充てる予定である．
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