2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of phenomenon of ultrasonic vibration cutting by using internal stress distribution based on high-speed polarization capturing
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26289014
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
磯部 浩已 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60272861)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 圭祐 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30515812)
伊藤 義郎 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60176378)
丸山 耕一 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90302934)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ストロボ撮影 / パルスレーザー / 超音波切削 / 二次元切削 / 光弾性法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波振動を援用した研削加工においては目づまりの抑制や研削抵抗の低減など，さまざまな加工特性の改善効果）が知られている．これらの効果は，加工結果から確認されている一方，そのメカニズムについては，未だに不明な点が多い．その理由は，研削状態を定量的に計測するために一般的に用いられる工具動力計の周波数帯域は数kHz以下であり，超音波振動に起因する加工現象を十分に論じるための応力変動を測定できないためである．昨年度までに，メタクリル樹脂を超音波2次元切削したときに生じる応力変動を，光弾性法により可視化することに成功した．
今年度は，パルスレーザを撮影光源とすることで，時間分解能15nsでの極短時間での応力変動の撮影を可能にした．パルスレーザの照射タイミングを，超音波振動の周期よりも充分に短い時間で制御することで，内部応力と工具位置の変動を同期して測定することに成功し，両者の時間的関係性を明確にした．具体的には，28kHzの超音波振動に対して，1周期間（33μsec）に360枚の撮像を行っている．実験の結果，本撮影システムでは，視野内で弾性波の伝播現象を観察できるはずであるが，突発的な変動は確認できなかった．すなわち，切れ刃と被削材の相対的な変位のみで述べられる断続切削の理論では，加工現象を説明できないことがわかった．
被削材の弾性変形による切り残しを光弾性による切削力測定法で評価した結果，超音波振動切削によって切り残し量が22μmから数μm以下まで減少することがわかった．しかし，振動振幅3μmにおいては，切り残し量は振幅以上となるために断続切削にならない一方で，振動振幅6μmにおける切り残し量は2μm程度しかないために，断続切削となりうることがわかった．すなわち，超音波振動切削では，振動振幅も重要な加工パラメータとなることが検証された．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
