| 研究課題/領域番号 |
17560105
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生産工学・加工学
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| 研究機関 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
白樫 高洋 東京電機大学, 工学部, 教授 (50016440)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2005年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
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| キーワード | 硬脆材料 / 機械加工 / 亀裂 / 4点曲げ試験 / マイクロビッカース試験 / 表面エネルギー / イオン吸着 / 高電場 / 切削加工 / 破壊応力 |
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| 研究概要 |
本研究では硬脆材料の高能率かっ亀裂発生を抑制した無欠陥機械加工を目的に、その被削性の向上を検討するものである。硬脆材料の亀裂発生を抑制するためには、加工点の表面エネルギーの減少の抑制さらに積極的にその増加を図ることが必要である。まず欠陥の定量的評価法として4点曲げによる破壊応力の比較、またマイクロビッカース押し込み法を用いて加工に直接関与する表層の表面エネルギーまたはこれと直接関連する破壊靱性の評価を行った。
主として典型的な均質硬脆材料であるガラスを対象に、まず破壊靱性の向上法について検討した。機械加工に多用され'る加工油剤の主成分である、水、オイルの影響について検討した結果、スピンドル油は水に比較して3〜4倍の深さまで亀裂の発生を抑制することが可能であり、スピンドル油を用いることにより、被削性は2〜3倍向上することが判明した。さらに加工表面を金属でコーティングすることにより、水に対して6〜7倍の深さまで亀裂の発生を抑制する、すなわち6〜7倍の被削性向上が可能であることを見いだした。この状態を加工中常に実現できれば被削性向上が期待できる。
一般に加工前に工作物表面を常に金属でコーティングすることは不可能であり、また加工によりこの層が除去された後にはこの効果が期待できない。そこで加工点近傍に金属のコーティング効果を常に実現する方法について検討した。この方法として加工中に工具近傍に金属を配置し、これを何らかの方法でイオン化し加工点近傍に継続的に吸着させることを検討した。金属をイオン化する方法として高電場を利用することを検討した。予備的検討として結合材が銅のダイヤモンド電着砥石を工具とし、これと;作物間に高電場を付与しながらガラス丸棒外周研削を行い加工後の工作物を4点曲げ試験により欠陥量の評価を行った。まず電場の極性の効果については工作物を負極(一)とすることにより、欠陥発生を大きく抑制することが出来ることを見出した。また油剤の効果についてはスピンドル油では電場付与効果が見られず、一方非イオン水では顕著な効果が認められた。これは金属イオンの移動がスピンドル油中では困難であったためと想定される。この方法を長手旋削加工に適用し、金属イオン源の効果についても同時に検討した。金属種の影響は少なく、軽切削条件では処女材と同等の損傷状態を実現できることが判明した。
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