超微結晶cBN砥粒を用いた次世代超高速研削システム開発

• 研究課題/領域番号: 19560106
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 市田 良夫 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50091939)
• 研究分担者: 佐藤 隆之介 宇都宮大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20312861)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2008年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2007年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 切削・研削加工 / 超高速研削システム / 超微結晶cBN砥粒 / 磁気軸受けスピンドル / cBN ホイール / 砥粒切れ刃摩耗 / 研削エネルギー / 機械工学・生産工学 / cBNホイール / 研削能率 / 機械工作・生産加工 / 磁気軸受スピンドル

研究概要

本研究は, ナノメータオーダの超微細一次cBN粒子が緻密に結合した結晶構造を有する新しいタイプの超微結晶cBN砥粒(UcBN)を開発すると共に, それを用いた次世代高性能UcBNホイールを試作し, その研削性能を評価したものである. この結果, UcBN砥粒は従来のcBN砥粒の2~4倍の破壊強度をもち, 優れた耐摩耗性と研削性能を発揮することを明らかにした。さらに, UcBNを用いた超高速研削システムの構築を試み, 200m/s以上の超高速度条件においてもUcBN砥粒が優れた摩耗性および研削性能を示すことを明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Fractal Analysisof Self- Sharpening Phenomenon in cBN Grinding (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, R. Sato, M. Fujimoto and N. B. Fredj
  • 雑誌名: Key Engineering Materials, Key Engineering Materials 389-390 ページ: 42-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Y. Ichida, R. Sato, M. Fujimoto and N. B. Fredj: Fractal Analysisof Self- Sharpening Phenomenon in cBN Grinding, Key Engineering Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, R. Sato, M. Fujimoto and N. B. Fredj
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 389-390 ページ: 42-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polishing Characteristics of CMP for Oxygen Free Copper with Manganese Oxide Abrasives (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Sato, Y. Ichida. Y. Morimoto and K. Shimizu
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 389-390 ページ: 515-520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micro Fracture Behavior of Cutting Edges in Grinding using Single Crystal cBN Grains (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimoto and Y. Ichida
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 17 ページ: 1759-1763
  • 査読あり
• [雑誌論文] cBN研削における切れ刃摩耗挙動のフラクタル解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤本正和, 市田良夫, 佐藤隆之介
  • 雑誌名: 精密工学会誌 74, 5 ページ: 468-473
  • NAID: 110006668358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractal Analysis of Cutting Edge Wear in Superabrasive Grinding, JSME Jornal of Advanced Mechanical Design (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, R. Sato, M. Fujimoto and H. anaka
  • 雑誌名: Systems and Manufacturing 2 ページ: 640-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creep Feed Profile Grinding of High-Speed Steel using Ultrafine-Crystalline cBN Wheels, JSME Journal of Advanced Mechanical Design (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida
  • 雑誌名: Systemsand Manufacturing 2 ページ: 385-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Properties and Grinding Performance of Ultrafine- Crystalline cBN Abrasive Grains (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 17 ページ: 1791-1795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Abrasive Type Cooling Mode and Peripheral Grinding Wheel Speed on the AISI D2 Steel Ground Surface Integrity (2008)
  • 著者名/発表者名: B. B. Fathallah, N. B. Fredj, H. Sidhom, C. Braham and Y. Ichida
  • 雑誌名: International Journal of Machine Tools and Manufacture 49 ページ: 261-272
  • 査読あり
• [雑誌論文] M. Fujimoto and Y. Ichida: Micro Fracture Behavior of Cutting Edges in Grinding using Single Crystal cBN Grains, Diamond and Related Materials, 17, (2008), 1759-1763. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimoto and Y. Ichida
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 17 ページ: 1759-1763
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Cutting Device with Enlargement Mechanism of Displacement (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Morimoto, Y Ichida, R. Sato and Y Ohori
  • 雑誌名: JSME Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing 2 ページ: 474-481
  • 査読あり
• [雑誌論文] CMP Characteristics of Manganese Oxide Abrasive Shiny for Oxygen Free Copper (2008)
  • 著者名/発表者名: R. Sato, Y. Ichida, Y. Morimoto and K. Shimizu
  • 雑誌名: JSME Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing 2 ページ: 685-693
  • 査読あり
• [雑誌論文] 摩擦力を考慮した円弧補間運動の実時間逆伝達関数制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 海野徹,森本喜隆,市田良夫,佐藤隆之介
  • 雑誌名: 精密工学会誌 74 ページ: 616-621
  • NAID: 110006782717
  • 査読あり
• [雑誌論文] cBN研削における切れ刃摩耗挙動のフラクタル解析,精密工学会誌,74,5,(2008),468-473. (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤本正和,市田良夫,佐藤隆之介
  • 雑誌名: 精密工学会誌 74 ページ: 468-473
  • 査読あり
• [雑誌論文] 摩擦力を考慮した円弧補間運動の実時間逆伝達関数制御一円弧補間加工における象限突起の抑制効果一,先端加工学会誌 (2008)
  • 著者名/発表者名: 海野徹,森本喜隆,市田良夫,佐藤隆之介
  • 雑誌名: 先端加工学会誌 26 ページ: 33-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Efficiency Mirror Grinding using Ultrafme-Crystalline cBN Grains (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, R. Sato, H. Ueno and S. Nagao
  • 雑誌名: Int. conf. of the European Society for Precision Engineeri ng and Nanotechnology 1 ページ: 68-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanometrology of Fine Si Patterns Having a Rectangular Profile using AFM Carbon Nanotube Probes (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, R. Sato and D. Kou
  • 雑誌名: Int col& of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology 2 ページ: 312-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fractal Analysis of Cutting Edge Wear in Superabrasive Grinding (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ichida, R.Sato, M.Fujimoto and H. Tanaka
  • 雑誌名: JSME Jornal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing 2 ページ: 640-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creep Feed Profile Grinding of High-Speed Steel using Ultrafme-Crystalline cBN Wheels (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida (単著)
  • 雑誌名: JSME Jornal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing 2 ページ: 385-395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Propertiesand Grinding Performance of Ultrafme- Crystalline cBN Abrasive Grains (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida (単著)
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 17 ページ: 1791-1795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Abrasive Type Cooling Mode and Peripheral Grinding Wheel Speed on the AISID2 Steel Ground Surface Integrity (2008)
  • 著者名/発表者名: B. B. Fathallah, N. B. Fredj, H. Sid horn, C. Braham and Y. Ichida
  • 雑誌名: International Journal of Machine Toolsand Manufacture 49 ページ: 261-272
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Efficiency Mirror Grinding using Ultrafine-Crystalline cBN Grains. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Ichida, Ryunosuke Sato, Hideo Ueno, Syota Nagao
  • 雑誌名: Proc of 10th Anniversary Int. Conf. of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, Zurich, Switzerland. (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Profile Grinding of High-Speed Steels using Ultrafine-Crystalline cBN Wheels (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Ichida
  • 雑誌名: Proc of the 4th Int. Conf. on Leading Edge Manufacturing in 21st Century(LEM21) ページ: 387-392
  • NAID: 130000080879
  • 査読あり
• [雑誌論文] cBN砥粒切れ刃のマイクロ自生作用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 藤本正和, 市田良夫, 佐藤隆之介, 森本喜隆
  • 雑誌名: 精密工学会誌 73 ページ: 1319-1324
  • NAID: 110006546618
  • 査読あり
• [学会発表] 超微結晶UcBN砥粒の研削性能に関する研究(第4報)-ビトリファイドホイールの研削特性に及ぼす研削除去率の影響- (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上雄一郎, 市田良夫, 藤本正和, 佐藤隆之介, 上野秀雄, 松井敬資
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] AFMを用いたナノスサーフェスの創成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市田良夫,飯塚裕己,佐藤隆之介
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2009-03-12
• [学会発表] 超微結晶UcBNホイールのドレッシングに関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 市田良夫,藤本正和,佐藤隆之介,上野秀雄
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2009-03-10
• [学会発表] Evaluation of Cutting Edge Wear in cBN Grinding Based on Fractal Analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, M. Fujimoto, J. Akbari and R. Sato
  • 学会等名: 6th Int. Scientific and Technical Symposium on Manufacturing and Materials
  • 発表場所: Monastir, Tunisia
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] High-Efficiency Grinding of Cold-Work Die Steel with Ultrafine- Crystalline cBN Abrasive Grains (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida
  • 学会等名: 6th Int. Scientific and Technical Symposium on Manufacturing and Materials
  • 発表場所: Monastir, Tunisia
  • 年月日: 2008-11-14
• [学会発表] cBN砥粒切れ刃による超合金研削機構のFEM解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 飯島史浩, 市田良夫, 佐藤隆之介
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] 超微結晶UcBN砥粒の研削性能に関する研究(第3報)-試作ビトリファイドcBNホイールの研削特性- (2008)
  • 著者名/発表者名: 市田良夫, 佐藤隆之介, 藤本正和, 井上雄一郎
  • 学会等名: 2008年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] cBNホイールを用いた研削過程における微小切れ刃の発現 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤本正和, 市田良夫, 佐藤隆之介
  • 学会等名: 2008年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] ファインセラミックス研削仕上面の3次元フラクタル解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 垣生 茂, 市田良夫, 佐藤隆之介, 上野秀雄
  • 学会等名: 2008年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] ピラミッド構造研磨パッドを用いた石英ガラスのポリシングに関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤隆之介,市田良夫,加藤晃司
  • 学会等名: 2008年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2008-09-18
• [学会発表] AFMを用いたナノスサーフェスの創成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 市田良夫, 飯塚裕己, 佐藤隆之介
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] Development of Ultrafine-Crystalline cBN Abrasive Grains for Innovative Grinding Technology (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ichida, R. Sato and H. Kajino
  • 学会等名: Manufacturing Systems and Technologies for the New Frontier (The 41^<th> CIRP International Conference)
  • 発表場所: University of Tokyo
  • 年月日: 2008-05-27
• [学会発表] Development of Ultrafme-Crystalline cBN Abrasive Grains for Innovative Grinding Technology (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ichida, R.Sato, and H. Kajino
  • 学会等名: Manufacturing Systems and Technologies for the New Frontier (The 41th CIRP International Conference)
  • 発表場所: University of Tokyo
  • 年月日: 2008-05-27
• [学会発表] 超微結晶UcBN砥粒の研削性能に関する研究(第2報-多粒研削試験による基礎特性の評価- (2008)
  • 著者名/発表者名: 市田良夫, 佐藤隆之介, 森本喜隆
  • 学会等名: 2008年度精密工学会春季大会学術講演会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2008-03-18
• [学会発表] 超微結晶UcBNホイールのドレッシングに関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 市田良夫, 藤本正和, 佐藤隆之介, 上野秀雄
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会学術講演会演論文集
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2008-03-10