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2017 年度 実績報告書

トライボ圧縮静水圧による局所的材料硬化を活用した高品位切削法の新開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05753
研究機関茨城大学

研究代表者

清水 淳  茨城大学, 工学部, 教授 (40292479)

研究分担者 周 立波  茨城大学, 工学部, 教授 (90235705)
小貫 哲平  茨城大学, 工学部, 准教授 (70400447)
尾嶌 裕隆  茨城大学, 工学部, 准教授 (90375361)
山本 武幸  茨城大学, 工学部, 技術職員 (40396594)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードトライボロジー / 機械工作・生産工学 / 切削 / 計算物理 / 静水圧 / バリ / 加工変質層 / 工具
研究実績の概要

切削による除去加工において,延性材料ではバリを代表とする余分な塑性変形を,脆性材料では,き裂の拡大による破壊を極力低減させることが,加工後の表面品位を向上させるために求められている.本研究では,すべりあるいは転がり接触圧により,延性・脆性材料の加工領域に局所的に圧縮静水圧を付与することで材料を硬化させ,簡便に余分な塑性変形やき裂を抑制しつつ精密かつ高品位に切削する新手法を開発する.これにより,研削を用いなければ得難いとされている圧縮静水圧環境を切削にも導入可能となり,高表面品位の加工が実現できると考えられる.
平成29年度は,市販の小型玉軸受のレースの外側が工作物と接触する方式による転がり治具を汎用切削工具に取り付けることによって前年度に製作した,転がり式の局所静水圧付与型切削工具を用い,汎用旋盤上において純アルミニウム工作物を切削し,慣用切削工具および前年度に実施したすべり冶具を付与した切削工具による切削実験結果と比較した.その結果,転がり冶具を付与した場合の切削では,切削溝の両肩に生成されるバリの規模が慣用切削に比べて顕著に低減され,さらには,すべり冶具式工具による切削の場合よりもバリ低減の効果が大きいことも明らかにした.また,すべり冶具式工具による切削の場合に見られたような擦過痕も生成されないことを確認した.そして,これらの結果が分子動力学解析結果と同じ傾向を示すことも確認した.
よって,研究期間を通じ,すべり式および転がり式の局所静水圧付与型切削工具による切削が,表面品位の向上に対し有用であること,とりわけ転がり式の工具における優位性を明らかにすることができた.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [学会発表] マイクロ切削による表面テクスチャがすべり時のなじみ過程に及ぼす影響―慣用および振動援用切削の比較―2018

    • 著者名/発表者名
      中山智隆, 渡辺康太, 山本武幸, 清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 局所圧縮静水圧援用切削の開発―すべりおよび転がり式冶具による検討―2018

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 芦野洸人, 山本武幸, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] Development of localized compressive hydrostatic stress-assisted cutting method: Examination by molecular dynamics simulation and microcutting experiment2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou, Keito Uezaki
    • 学会等名
      euspen's 17th International Conference & Exhibition
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Localized Compressive Hydrostatic Pressure-assisted Cutting Method2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Takeyuki Yamamoto, Hirotaka Ojima, Teppei Onuki, Libo Zhou, Hiroto Ashino
    • 学会等名
      The 20th International Symposium on Advances in Abrasive Technology (ISAAT2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] 実すべり現象と分子動力学シミュレーションの歩み寄りに関する検討―ナノインデント試験結果と酸化膜の影響を考慮したモデルによる検討―2017

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆, 三輪紘敬, 南部俊和
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会 トライボロジー会議2017春 東京
  • [学会発表] 局所圧縮静水圧援用切削の開発―すべり式冶具を用いた旋削実験―2017

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 山本武幸, 尾嶌裕隆, 小貫哲平, 周 立波, 芦野洸人
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会学術講演会
  • [学会発表] 実すべり現象と分子動力学シミュレーションの歩み寄りに関する検討―FFMによる摩擦・摩耗実験とシミュレーションとの比較―2017

    • 著者名/発表者名
      清水 淳, 周 立波, 小貫哲平, 尾嶌裕隆, 三輪紘敬, 南部俊和
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会 トライボロジー会議2017秋 香川
  • [図書] 数値解析と表面分析によるトライボロジーの解明と制御2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木信也,清水 淳,他(全142名)
    • 総ページ数
      1192 (担当は6,pp.675-680)
    • 出版者
      テクノシステム
    • ISBN
      978-4-924728-80-6
  • [備考] 研究情報のページ

    • URL

      https://info.ibaraki.ac.jp/Profiles/5/0000414/profile.html

  • [備考] ナノ・マイクロファブリケーションと表面機能

    • URL

      https://sites.google.com/site/nlabibarakiuniv/research/field4

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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