| 研究課題/領域番号 |
21K04717
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター |
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研究代表者 |
國枝 泰博 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 研究開発本部機能化学材料技術部プロセス技術グループ, 研究員 (80746206)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | クーラント / 微小気泡 / 熱伝達 / タッピングトルク試験 / クーラント供給 / 切削加工 / 切削油 / 熱伝達率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
航空機部品に用いられるチタン合金等の難削材をエンドミル加工すると工具刃先が高温になるため工具損耗が著しく改善が求められている．
本研究では，工具刃先の温度上昇を抑制するために，気体・密度等を変えた微小気泡を各種クーラントに添加したときの熱伝達率変化を明らかにし，熱伝達率が向上する条件を明らかにする．また，微小気泡を添加したクーラントに最適なクーラントノズル形状を提案し，工具刃先冷却効果を向上させ難削材の高速切削加工の実現を目指す
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| 研究実績の概要 |
本研究は、クーラントの熱伝達率がクーラントの種類や微小気泡の状態による変化を明らかにし、クーラントの熱伝達率すなわち冷却能力を向上させることを目的としている。また、本研究では、得られた知見より工具刃先冷却を促進させる方法を提案し、高速切削加工で問題となる高温になる工具刃先の冷却に貢献する。本年度は、微小気泡添加クーラントの熱伝達測定と微小気泡添加クーラントの切削性能の評価を実施検討した。
１．微小気泡添加クーラントの熱伝達測定：熱伝達測定装置の測定結果を解析し熱流束を算出する方法が不確定であったため、熱伝達測定装置に熱流束計を取付け直接測定する方法に変更した。これにより熱流束の測定が可能になった。これによりクーラントに微小気泡を添加したときの高温での熱伝達特性を測定することができた。また、同じ流量で噴射ノズル直径を変えたときの熱流束測定実験を行い、ノズル形状が微小気泡添加クーラントの冷却性能に与える影響を検討した。
２．微小気泡添加クーラントの切削性能の評価：昨年度、確立したタッピングトルク試験方法により微小気泡添加クーラントの切削性能を評価した。クーラントを供給しながら雌ネジをタップ工具で加工し、その時に発生する加工トルクを測定比較した。エマルションタイプの切削油剤に対して適用すると添加しないものと比較して加工トルクが上昇し性能が低下することがわかった。この結果は微小気泡に洗浄効果が発揮されたため油剤の効果が低減したと考えている。また、切削加工に微小気泡添加クーラントの効果的な活用方法も検討した。
３．全体成果：本研究では、微小気泡を添加したクーラントの伝達特性切削特性を検討し、微小気泡をクーラントに添加した時の切削加工に及ぼす効果の検証ができた。
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