金属結晶構造からみる！超音波振動援用ドリル加工によるバリ抑制メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 20H00923
• 研究種目: 奨励研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 2140:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
• 研究機関: 八戸工業高等専門学校
• 研究代表者: 田口 恭輔 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 –
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 440千円 (直接経費: 440千円); 2020年度: 440千円 (直接経費: 440千円)
• キーワード: 超音波加工 / ドリル加工 / バリ抑制 / 金属結晶構造 / EBSD分析 / 超音波振動援用加工 / バリ抑制メカニズム

研究開始時の研究の概要

本研究の概要は, ドリル加工時の加工断面の金属結晶構造を観察することで超音波振動の援用によりバリが抑制されるメカニズムについて明らかにするものである.
そのため, 超音波振動援用ドリル加工および慣用ドリル加工時に加工穴半径方向に断面を取り加工穴壁面から半径方向に広がる金属結晶構造を観察し, これまでの観察結果との比較を行う. それにより, 超音波振動を援用したことによる被削材除去時の加工方向の違いを明らかにし, その傾向を確認することで, 更なるバリ低減加工につなげるための研究である.

研究成果の概要

超音波加工時におけるバリ抑制メカニズムを解明するため，通常加工および超音波加工で止まり穴の加工を行い，加工穴が輪切りとなるように加工断面をとり，加工断面における金属の結晶構造の解析を行った．その結果，超音波振動の援用により，半径へのひずみの広がりを抑制させ，振動援用による振動方向にひずみを推移させることが，バリ抑制メカニズムの一因となることを明らかにした．

研究成果の学術的意義や社会的意義

切削加工を行う際，切削工具に超音波振動を与えながら加工すると，バリが小さくなることが知られている．そのバリ抑制メカニズムについて論じられてはいるものの，その実情を観察するには至っていない．本研究では，加工後の金属結晶構造を観察することで，バリ抑制メカニズムを裏付ける観察を行った．また，この結果を基にバリの抑制やバリの状態を知ることで製品製造におけるコンタミネーション対策の一環となると考える．