2014 Fiscal Year Annual Research Report
傾斜プラネタリ加工による次世代ボディパネル用複合素材穴あけ加工装置の開発
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25820021
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
田中 秀岳 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10422651)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | CFRTS / CFRTP / オービタル加工 / 傾斜プラネタリ加工 / 工具摩耗 / 層間剥離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，航空機産業や自動車産業においてCFRPやチタン合金と言った難削材の使用が増加している．これらの材料に通常の穴あけ加工を行った際，ばりや層間剥離が多く発生する．
本研究グループでは，この問題を解決する加工方法として傾斜プラネタリ加工を提案している．傾斜プラネタリ加工は切削工具の自転軸に傾斜を与えることにより偏心させる．したがって，小さい傾斜角度で工具先端の偏心が得られる．また，偏心部の移動量はプラネタリ加工と比較し少なくて済む．そのため，偏心機構の小型化及び公転による振動の軽減が可能となる．
本研究ではまず，傾斜プラネタリ加工の幾何学切削モデルを構築した．そして，2 種類の切削工具形状を用いた場合の加工穴の理論表面粗さおよび切れ刃の切削体積割合をシミュレーションより求めた．次に，チタン合金を穴あけ可能な試作機の製作を行った．その後，製作した試作機で，CFRP を被削材として加工試験を行い，加工方法の違いがCFRP の切削性に与える影響を検証した．また，チタン合金に対してL18 直交表を用いた加工実験を行い，制御因子の変化による切削性への影響を明らかにし，本加工法の最適加工条件を推定した．
次に，工具の刃先摩耗が被削材に及ぼす影響を調査した．工具の刃先測定方法，評価方法を提案した後，熱硬化性CFRPに対して複数回穴あけを行った．工具刃先摩耗の変化と，加工穴の表面性状，真円度，切削時の自転スピンドルトルクそれぞれの関係から，傾斜プラネタリ加工によるCFRP切削時の工具刃先摩耗の変化を評価した．
実験結果，チタン合金の最適加工条件は先行研究と異なる条件となったが，再現性確認実験の結果を基に再考した結果，同条件となった．また傾斜プラネタリ加工による熱硬化性CFRP切削時の工具摩耗変化は，すくい面摩耗に比べ，逃げ面摩耗が激しいことが判明した．
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Research Products
(6 results)
