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難削材切削時の工具寿命予測のための生成エントロピー重畳法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06021
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
研究機関中央大学

研究代表者

井原 透  中央大学, 理工学部, 教授 (80134831)

研究協力者 宋 小奇  中央大学, 理工学部, 助教
高橋 幸男  中央大学, 理工学部, 共同研究員
何 偉銘  上海理工大学, 准教授
サクサワット バンディット  キング・モンクット工科大学, 北バンコク校, 准教授
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
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード準転位 / 構成凝着層 / 最小エントロピー生成 / 工具摩耗 / 工具欠損 / 難削材 / 準転位理論 / 切削工具摩耗 / 散逸仕事 / 工具刃先保護 / 工具被削材界面 / スティック・スリップ / 最弱リンクモデル / 核形成モデル / 凝着層成長モデル / 工具摩耗構成式 / 工具欠損構成式 / エントロピー生成 / 摩耗および欠損の構成式重畳法 / 難削材切削 / 工具寿命予測 / 工具損傷 / 生成エントロピー / 刃先保護
研究成果の概要

難削材は低速切削されるので工具寿命は凝着物の影響を考慮して予測されなければならない。凝着は工具被削材界面の原子が整合する位置で生じ、整合位置は転位のように切削方向に移動するという準転位モデルを提案した。次いで最弱リンクモデルを適用して、準転位が移動できない場合に被削材側で破壊すると凝着物が生じ、工具側で破壊すると摩耗粉が生じるという新しい凝着摩耗理論を構築した。凝着物の脱落をシミュレーションしたところ、凝着物の脱落頻度が高い場合に工具寿命の短いことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

凖転位モデルの提案は国内外において初であり、類似の研究はない。また、最弱リンクモデルによって、工具材摩耗、被削材の凝着等を判定する手法、ならびに凝着物(構成凝着層)によって工具刃先を保護して工具寿命を延ばすという提案も、国内外に類似の研究はない。さらに工具寿命を凝着物の脱落頻度と関連付けた研究は見当たらない。これらの研究成果によって難削材加工時の工具寿命予測は従来よりも高い信頼性を有するようになる。また、構成凝着層によって工具寿命を延ばすという提案は難削材加工において有用であり、社会的意義は高い。

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

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 上海理工大(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] キング・モンクット工科大学北バンコク校(タイ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 上海理工大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 王立北バンコク技術大学(タイ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 上海理工大学(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] モンクット王工科大学北バンコック校(タイ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Frictional Stress Derived on Interface Between Work and Tool Materials on Quasi-Dislocation Model for Cutting Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Tohru Ihara, Xiaoqi Song, and Yukio Takahashi
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 13 号: 1 ページ: 6-12

    • DOI

      10.20965/ijat.2019.p0006

    • NAID

      130007542980

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2019-01-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of Built-Up Layer and Built-Up Edge Formation in Dry Cutting of SUS304 Stainless Steel2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaoqi Song, Yukio Takahashi, Tohru Ihara
    • 雑誌名

      International Journal of Automation Technology

      巻: 13 号: 1 ページ: 13-21

    • DOI

      10.20965/ijat.2019.p0013

    • NAID

      130007543028

    • ISSN
      1881-7629, 1883-8022
    • 年月日
      2019-01-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 工具・被削材界面における凝着状態予測のための凝着損傷モデル2019

    • 著者名/発表者名
      伊津井裕人,石川広希,高橋幸男,宋 小奇,井原 透
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 85 号: 1 ページ: 68-73

    • DOI

      10.2493/jjspe.85.68

    • NAID

      130007542899

    • ISSN
      0912-0289, 1882-675X
    • 年月日
      2019-01-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of built-up layer on the wear mechanisms of uncoated and coated carbide tools during dry cutting of Inconel 7182018

    • 著者名/発表者名
      SONG Xiaoqi, Yukio TAKAHASHI and Tohru IHARA
    • 雑誌名

      Proceedings of 17th International Conference on Precision Engineering (ICPE2018) JSPE

      巻: 2018.1 ページ: 1-8

    • NAID

      130007723992

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigating the Self-protective Tool Formation during Cutting of Titanium Alloy2018

    • 著者名/発表者名
      SONG Xiaoqi, Yukio TAKAHASHI and Tohru IHARA
    • 雑誌名

      Proceedings of 33rd ASPE Annual Meeting American Society for Precision Engineering

      巻: 70 ページ: 329-334

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of Built-up layer on the wear of uncoated cemented carbide tool during cutting of Inconel 7182017

    • 著者名/発表者名
      SONG Xiaoqi, Yukio TAKAHASHI, Tohru IHARA
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st century : LEM21

      巻: 2017.9 号: 0 ページ: 056

    • DOI

      10.1299/jsmelem.2017.9.056

    • NAID

      130006744565

    • ISSN
      2424-3086
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How to Realize the Self-Protective Tool During Cutting of Difficult-Cut Material?2017

    • 著者名/発表者名
      SONG Xiaoqi, Yukio TAKAHASHI and Tohru IHARA
    • 雑誌名

      The American Society for Precision Engineering

      巻: 67 ページ: 630-635

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Formation Mechanisms of Adhering Layer during Machining Metal Material2017

    • 著者名/発表者名
      Song Xiao Qi、Takahashi Yukio、He Wei Ming、Ihara Tohru
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 749 ページ: 39-45

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.749.39

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 焼入れ鋼の切削における構成凝着層の核形成メカニズムに関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      宋小奇, 高橋幸男, 何偉銘, 井原 透
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 83 ページ: 445-452

    • NAID

      130005645823

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predicting periodic evolution of BUE formation mechanisms during machining2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaoqi SONG, Weiming HE, Tohru IHARA
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal, Bulletin of JSME

      巻: 3 ページ: 15-00534

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] Investigating the Self-protective Tool Formation during Cutting of Titanium Alloy2018

    • 著者名/発表者名
      SONG Xiaoqi
    • 学会等名
      33rd ASPE Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 難削材切削における構成凝着層 の有用性2018

    • 著者名/発表者名
      宋小奇
    • 学会等名
      精密工学会春季大会シンポジュウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インコネル600切削加工時における構成凝着層が工具摩耗に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      古牧久登
    • 学会等名
      精密工学会春季大会 第25回学生会員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] チタン合金Ti-6Al-4Vの切削における構成凝着層を用いた工具保護効果2018

    • 著者名/発表者名
      鶴見純花
    • 学会等名
      精密工学会春季大会 第25回学生会員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CCM合金切削加工における工具損傷機構2018

    • 著者名/発表者名
      山賀恭介
    • 学会等名
      精密工学会春季大会 第25回学生会員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 炭素鋼切削における凝着層生成脱落モデルを用いた凝着状態の予測2018

    • 著者名/発表者名
      宋小奇
    • 学会等名
      精密工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 炭素鋼切削における凝着層生成脱落モデルを用いた凝着状態の予測2018

    • 著者名/発表者名
      伊津井裕人,石川広希,高橋幸男,宋小奇,井原透
    • 学会等名
      精密工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 山賀恭介,高橋幸男,宋小奇,井原透2018

    • 著者名/発表者名
      CCM合金切削加工における工具損傷機構
    • 学会等名
      精密工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] チタン合金Ti-6Al-4Vの切削における構成凝着層を用いた工具保護効果2018

    • 著者名/発表者名
      鶴見純花,, 石川広希,伊津井裕人,高橋幸男,宋小奇,井原透
    • 学会等名
      精密工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] インコネル600切削加工時における構成凝着層が工具摩耗に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      古牧久登,石川広希,伊津井裕人,高橋幸男,宋小奇,井原透
    • 学会等名
      精密工学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] インコネル600の構成凝着層を用いた境界摩耗からの保護2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤拓,高橋幸男,宋小奇,井原透
    • 学会等名
      精密工学会春季大会 第24回学生会員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素鋼切削における初期摩耗機構が工具逃げ面に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      石川広希,高橋幸男,伊津井裕人,宋小奇,井原透
    • 学会等名
      精密工学会春季大会 第24回学生会員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of Built-up layer on the wear of uncoated cemented carbide tool during cutting of Inconel 7182017

    • 著者名/発表者名
      SONG Xiaoqi, Yukio TAKAHASHI and Tohru IHARA
    • 学会等名
      LEM21 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初期摩耗期間における凝着現象の予測のための凝着層生成損傷モデルの提案2017

    • 著者名/発表者名
      石川広希,伊津井裕人,高橋幸男,宋小奇,井原透
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] インコネル718切削加工における超硬工具の損傷に及ぼす凝着物の寸法の影響2017

    • 著者名/発表者名
      宋小奇,高橋幸男,伊津井裕人,石川広希,井原透
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-16  

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