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2014 年度 実績報告書

CFRPの高精度・高能率トリム加工を実現する新加工技術の開発 『曲線切断丸のこ』

研究課題

研究課題/領域番号 13J07620
研究機関東京農工大学

研究代表者

山田 洋平  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードCFRP / トリム加工 / 丸のこ / 曲線切断丸のこ / 難削材 / 切断加工 / 複合加工機
研究実績の概要

【丸のこによるCFRP切断時の工具損傷と加工面特性】曲線切断丸のこによる基礎的なCFRP切断時の切削特性を調べた.高精度かつ切削条件を細かく決定することが可能な直線切断加工機を設計・製作した.エンドミル加工と比較することにより工具摩耗,加工断面性状を評価した.結果を以下に示す.1)エンドミル加工においては,加工断面に繊維配向方向の違いによる凹凸が生じるが,丸のこ加工においては,一様な加工断面が得られた.丸のこにおける加工では,回転方向が繊維層の面外方向となるため,繊維方向の違いによる摩耗速度が変化しない.よって均一に切れ刃が摩耗し,一様な加工断面となる.また,この摩耗速度の違いは摩耗に影響を及ぼす.エンドミルは切削長2.4 mの時点で逃げ面摩耗幅が100 μmを超えたが,丸のこは7.2 mを超えても逃げ面摩耗幅68 μmと小さな値となり,工具摩耗に強いことが明らかになった.2)表面粗さにおいては,エンドミル加工は切削長0.6 mの時点で5 μmRaを超える大きな表面粗さとなるが,丸のこは切削長7.2 mを超えても2 μmRa以下の良好な表面粗さとなっている.これは,上記したように繊維方向の違いによる加工断面の凹凸が生じないためであると考えられる.
【曲線切断丸のこによる加工断面傾斜制御】曲線切断丸のこは,加工断面が傾斜するという課題を抱えている.そこで加工断面傾斜の予測と抑制を行った.三次元シミュレーションを開発し,のこ刃のたわみ形状,工具軌跡を高精度に予測し,のこ刃を傾ける制御を行うことにより,加工断面傾斜を抑制した.以下に得られた結果を述べる.1)加工断面傾斜は前年度の57 %から70 %以上まで抑制することが可能になった.2)制御装置の自作,加工機の自作による,同期誤差,幾何誤差の影響が大きく,切れ刃が加工断面に干渉するため,現状ではこれ以上抑制することが困難である.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Free-form curves cutting using flexible circular saw2014

    • 著者名/発表者名
      Yohei Yamada, Hiroyuki Sasahara
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: 38 ページ: 611-616

    • DOI

      10.1016/j.presisioneng.2014.02.011

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 小径曲線切断丸のこの開発2014

    • 著者名/発表者名
      山田洋平,楠富達仁,笹原弘之
    • 学会等名
      第10回生産加工・工作機械部門講演会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-16
  • [学会発表] 曲線切断丸のこの加工断面傾斜制御2014

    • 著者名/発表者名
      山田洋平,楠富達仁,笹原弘之
    • 学会等名
      2014年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
  • [学会発表] Development of Multi-Axia Micro Sawing Machine for Free-Form Curves Cutting Using Flexible Circular Saw2014

    • 著者名/発表者名
      Yohei YAMADA, Hiroyuki SASAHARA
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Precision Engineering
    • 発表場所
      Hotel Nikko Kanazawa, Japan
    • 年月日
      2014-07-23 – 2014-07-25
  • [学会発表] Curved-line cutting using flexible circular saw -inclination angle control of machined surface-2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, H. Sasahara
    • 学会等名
      euspen 2014
    • 発表場所
      Valamar Lacroma Hotel, Dubrovnik, Croatia
    • 年月日
      2014-06-02 – 2014-06-06
  • [図書] 機械技術12月号2014

    • 著者名/発表者名
      山田洋平,笹原弘之
    • 総ページ数
      80(pp37-39)
    • 出版者
      日本工業新聞

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公開日: 2016-06-01  

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