球頭型回転工具を用いたバニシング加工による環境低負荷鏡面化技術の開発

• 研究課題/領域番号: 22H04201
• 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: 福井大学
• 研究代表者: 青山 直樹 福井大学, 工学部, 班長
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 340千円 (直接経費: 340千円); 2022年度: 340千円 (直接経費: 340千円)
• キーワード: バニシング加工 / 射出成形用金型 / 仕上げ面性状 / しゅう動 / 表面創成 / 超硬工具 / 精密加工 / 表面仕上げ

研究開始時の研究の概要

樹脂射出成形用金型の表面性状を向上させる手法としてバニシング加工が注目されている。バニシング加工は工作物表面を押し均して滑らかな仕上げ面を得ることが可能で、材料の体積を失わない加工形態でスラッジが発生しない環境負荷の低い加工である。本研究では中ロット生産以上の金型材で用いられるプリハードン鋼に様々なコーテッド超硬工具を用いたバニシング加工を行い、コーティングの差異による工作物表面に与える影響を調査するとともに、バニシング加工のプリハードン鋼金型仕上げ工程としての適用性を検討する。

研究成果の概要

本研究では、研究遂行者が開発した工具先端付近をミクロンオーダーでプログラム制御する位置制御バニシング加工法をプリハードン鋼に適用し、本加工法が金型仕上げ工程における表面性状を向上させる手法として有用であることを示した。また、3種類の超硬工具を用いて比較試験を行い、各々の工具が与える工作物表面特性を調査した。その結果、摩擦係数の小さいDLCコーテッド超硬工具を適用した工作物において表面性状の向上が顕著であった。バニシング加工において、工具の表面特性が工作物の表面性状に影響を与えることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

金型は切削型工作機械で形状創製した後、仕上げ工程において手仕上げによる研磨加工が行われてきた。この加工方法は属人的であり、金型精度のバラツキ要因になっている。対象物の表面性状の向上に効果があるバニシング加工を金型仕上げ工程に適用すれば、形状創製工程から仕上げ工程まで同一機械上で一貫加工が可能となり、金型精度は安定し，金型製造の自動化に貢献できる。
本加工法は、一般的な切削型工作機械で実現可能であり、表面特性が求められる様々な工業製品への適用が期待できる。