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ガス雰囲気中走査型マイクロ放電付加加工による硬質膜テクスチャコーテッド工具の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06000
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生産工学・加工学
研究機関茨城大学

研究代表者

山本 武幸  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 技術職員 (40396594)

研究分担者 清水 淳  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (40292479)
小貫 哲平  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70400447)
周 立波  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (90235705)
尾嶌 裕隆  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90375361)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード機械工作・生産工学 / 材料加工・処理 / 放電加工 / 付加加工 / 硬質皮膜 / 切削 / トライボロジ― / トライボロジー
研究成果の概要

本研究では,各種切削工具や金型の表面に各種テクスチャパターンを有する硬質皮膜を直接的に作製する技術を,対応する各種ガス雰囲気中でのマイクロ放電堆積加工により開発した.いくつかの異なる種類の電極材料のマイクロ放電堆積による硬質膜形成の基礎実験を通して,膜生成に適した条件を検索した.その知見を利用して,窒素雰囲気中でチタンの細電極を使用して実際に切削工具の逃げ面にテクスチャ状の硬質皮膜を製造した.製造されたテクスチャ状硬質膜を有する工具を用いた純アルミニウムの切削実験の結果,工具の逃げ面における摩擦・摩耗特性のいくらかの改善が観測できた.

研究成果の学術的意義や社会的意義

各種ガス雰囲気中において金属細電極を溶融・反応させて微細な硬質皮膜パターンを創成するという方式は,独創性に富んでいる.この方法によって,直接的に各種工具上へ硬質皮膜によるテクスチャを施し,摩擦・摩耗特性の改善に活かす試みも,独創性に富んでいる.よって,工学的意義は高いといえる.
また,上述の方式により,中小企業などであっても,放電加工の設備と素材さえ整えれば,工具メーカーなどに頼ることなく,工具の長寿命化を実現しサスティナブルに利用できるため,ブレークスルーの可能性を秘めている.よって,社会的意義も高いといえる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Friction Characteristics of Mechanically Microtextured Metal Surface in Dry Sliding2019

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Tomotaka Nakayama, Kouta Watanabe, Takeyuki Yamamoto, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima, Libo Zhou
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Microtextured Titanium Dioxide Surface by using Microcutting Techniques2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Takeyuki Yamamoto, Libo Zhou, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima
    • 雑誌名

      Ceramics Transactions

      巻: 257 ページ: 35-42

    • DOI

      10.1002/9781119234463.ch4

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ナノ接触実験結果と酸化膜の影響を考慮したすべり摩擦の分子動力学シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      清水 淳,周 立波,小貫哲平,尾嶌裕隆,三輪紘敬,南部俊和
    • 雑誌名

      トライボロジスト

      巻: 61 ページ: 845-856

    • NAID

      130005250169

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 放電付加加工による表面テクスチャの創成(第1報)―直線走査による単純テクスチャの創成―2019

    • 著者名/発表者名
      小井沼陽希, 石井雅人, 川尻淳裕, 山本武幸, 清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 局所圧縮静水圧援用切削の開発―すべりおよび転がり式冶具による切削性能への効果―2019

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 山本武幸, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆, 小松崎一気
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Running-in Behavior of Mechanically Microtextured Metal Surfaces in Dry Sliding2018

    • 著者名/発表者名
      Tomotaka Nakayama, Jun Shimizu, Libo Zhou, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima, Takeyuki Yamamoto, Kouta Watanabe
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Precision Engineering (ICPE2018), Kamakura
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Localized Compressive Hydrostatic Pressure-assisted Cutting using Rolling Element2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Hiroto Ashino, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou, Kazuki Komatsuzaki
    • 学会等名
      International Conference on Precision Engineering (ICPE2018), Kamakura
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微小振動援用切削テクスチャ表面のなじみ特性に関する検討(第2報)― 被覆率による影響 ―2018

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 中山智隆, 渡辺康太, 山本武幸, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議 秋 伊勢
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Localized Compressive Hydrostatic Pressure-assisted Cutting using Sliding Element2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Hiroto Ashino, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou
    • 学会等名
      The 21st International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2018), Toronto, Canada
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu-W細電極による微小放電堆積過程の検討2018

    • 著者名/発表者名
      山本武幸, 石井雅人, 小井沼陽希, 清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 微小振動援用切削テクスチャ表面のなじみ特性に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 中山智隆, 渡辺康太, 山本武幸, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議 春 東京
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 局所圧縮静水圧援用切削の開発―すべりおよび転がり式冶具による検討―2018

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 芦野洸人, 山本武幸, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Examination of Micro EDM Deposition Mechanism using Thin Cu-W Electrode2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Ishii, Itaru Takahama, Takeyuki Yamamoto, Jun Shimizu, Libo Zhou, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century (LEM21)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Localized Compressive Hydrostatic Pressure-assisted Cutting Method2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou, Hiroto Ashino
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu-W細電極による微小放電堆積加工メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      山本武幸, 石井雅人, 高濱 到, 清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Texturing of metal surface by using vibration-assisted microcutting2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Kouta Watanabe, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou
    • 学会等名
      euspen's 16th International Conference & Exhibition
    • 発表場所
      East Midlands Conference Centre, Nottingham, UK
    • 年月日
      2016-06-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on micro EDM deposition in Ar atmosphere2016

    • 著者名/発表者名
      Itaru Takahama, Takeyuki Yamamoto, Jun Shimizu, Libo Zhou, Teppei Onuki, Hirotaka Ojima
    • 学会等名
      16th International Conference on Precision Engineering (ICPE2016)
    • 発表場所
      アクトシティ浜松
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cu-W電極を用いた微小放電堆積加工2016

    • 著者名/発表者名
      高濱 到,石井雅人,山本武幸,清水 淳,周 立波,小貫哲平,尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      茨城大学(水戸)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication and characterisation of nanoscale structures on Si wafer using nanoscratching and molecular dynamics simulation2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu
    • 学会等名
      International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS2016)
    • 発表場所
      Cordelier Campus of the University Pierr, Paris, France
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アルゴンガス中におけるマイクロ放電堆積に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      高濱 到, 山本武幸, 清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      第17回高エネ研メカ・ワークショップ
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(つくば)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] ナノ・マイクロファブリケーションと表面機能

    • URL

      https://sites.google.com/site/nlabibarakiuniv/research/field4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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