| 研究概要 |
MQL切削加工は,微量の生分解性切削油を切削点に噴霧する環境調和型の加工技術であり,切削油を大幅に削減することが可能である.多くの切削において切削性能の向上や加工コストの削減が確認されているが,生成されるオイルミストがもたらす作業者の健康や工場環境への悪影響が懸念されている.そこで本研究では,切削油の使用量を現状の1/10〜1/50程度までさらに低減させることを想定し,1時間当たりの切削油の供給量が1ミリリットル(1ml/h)を下回るマイクロリットルMQL切削加工技術の確立を目的とした.
マイクロリットルMQLの実現には,オイルミストの流れを刃先に集中させることが最も重要であり,このためオイルミストを切削点に誘導し工具摩耗を抑制する工具,すなわち,COD(Controlled Oil mist Direction)工具の開発を中心に実験を行った.先ず1ml/h以下の微量の切削油を安定に供給するため,ディスペンサーを使用した.切削油はディスペンサーから細いチューブを通して刃先近傍に送られ,そこで細いニードルの先端より噴出する圧縮空気と混合されミストとなって刃先に局所的に噴霧された.一方,圧縮空気は冷風発生装置により約20度冷却されてニードルに送られ,冷却効果の向上に貢献した.被削材は難削材のニッケル基超合金Inconel 718であり,ニアネット部品の仕上げ切削を想定した実験では,1ml/h以下の微量の切削油においても,工具摩耗の点から湿式と同等の性能を示すことを明らかにした.この他に圧電素子による切削油の供給を試みたが,1ml/h以下の微量の切削油の供給は極めて難しいことが分かった.効率的なオイルミストの供給方向を求めるため,形状モデリングのための三次元CADと汎用数値流体解析ソフトを用い,流れの可視化を行った.その結果,前切れ刃方向に傾斜した方向からのオイルミストの供給が望ましいことを明らかにした.またマイクロトライボロジーの視点から,MQLの工具摩耗抑制機構の新しいモデルを提案した.
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