硬脆材料の延性モード楕円振動切削加工に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750142
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 社本 英二 神戸大学, 工学部, 助教授 (20216146)
• キーワード: 楕円振動切削加工法 / 延性モード切削 / ダイヤモンド工具 / 超精密加工 / 臨界切込み / 転写性 / 仕上げ面あらさ / 工具摩耗

研究概要

本研究では、延性モード楕円振動切削と呼ぶ新たな加工方法によって、硬脆材料の延性モードでの超精密切削を実現し、加工精度と加工能率を両立し得る新たな実用的超精密加工技術を開発することを目指して研究を行った。本年度は、前年度に引き続いて基礎的な溝加工実験を行い、さらにその成果を踏まえて平面加工を試み、下記の成果を得た。
1. 延性モード楕円振動切削による溝加工
代表的硬脆材料としてガラスを例にとり、まず、延性モード楕円振動切削による溝加工実験を試みた。比較のため振動を与えない普通切削と、従来の1方向の振動切削も行った結果、普通切削では臨界切込み量が0.2μm程度であるのに対して、従来振動切削では8.5倍の1.7μmに増大し、楕円振動切削では15倍の3μmにまで増大することが分かった。また、工具刃先形状の転写性についても、楕円振動切削によって著しく向土することを明らかにした。
2. 平面加工における臨界切込み量の検討
Rバイトによる平面加工における臨界切込み量を検討し、普通切削では測定し得ないほど小さいのに対して、従来振動切削では3μm、楕円振動切削ではさらに4μmに増大することを明らかにした。
3. 楕円振動切削による各種ガラスに対する延性モード平面加工の実現
臨界値以下に切込み量あるいは送り量を保ち、実際に延性モードでの平面加工を試みた。そして、ソーダガラスに対して0.025μm Ry、石英ガラスに対して0.03μm Ryの超精密延性モード切削加工を実現した。また、この際の加工表面形状、工具の摩耗状態などについても明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Eiji Shamoto: "Ultraprecision Diamond Cutting of Hardened Steel by Applying Elliptical Vibration Cutting" Annals of the CIRP. Vol.48/1. to be published (1999)
• [文献書誌] Eiji Shamoto: "Ultraprecision Ductile Cutting of Glass by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration Cutting" Proc.of 1st EUSPEN. to be published (1999)
• [文献書誌] 社本 英二: "楕円振動切削加工法(第3報)-三次元切削への適用と実用的諸効果の検討" 精密工学会誌. 掲載予定 (1999)
• [文献書誌] 社本 英二: "楕円振動切削加工法(第2報)-振動条件の影響に関する検討" 精密工学会誌. 掲載予定 (1999)
• [文献書誌] C.Ma: "Regenerative Chatter Suppression in Turning by Applying Ultrasonic Elliptical Vibration" Mem.Grad.School Sci.& Technol.,Kobe Univ.to be published (1999)
• [文献書誌] Toshimichi Moriwaki: "Analysis of Thermal Deformation of an Ultraprecision Air Spindle System" Annals of the CIRP. Vol.47/1. 315-319 (1998)
• [文献書誌] 社本 英二: "ガラスの延性モード超音波楕円振動切削加工-臨界切込み量に関する検討" 1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 305 (1998)
• [文献書誌] 社本 英二: "超音波楕円振動切削加工法による鋼の微細形状加工" 1998年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 220 (1998)
• [文献書誌] 社本 英二: "超音波楕円振動切削によるびびり振動の抑制" 1997年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 151-152 (1997)