研究課題
基盤研究(C)
天然単結晶ダイヤモンド工具の寿命を延ばすために、ダイヤモンド原石の選別法、工具の研磨方法、工具損耗を抑制する加工雰囲気などについて検討した。本研究で提案する方法の有効性を評価するに際して、工具寿命を診断する一定の基準が必要になったので、まずこの点について検討した。その結果、すくい面摩耗の進行が切削抵抗の1/f^βゆらぎの発生により検出できること、チッピングの発生が破壊に起因するAEの振幅分布の特徴から検出できることを示した。さらに、すくい面摩耗が進行し、チッピングが発生する時期は工具寿命と一致する点に着目し、上述のセンサー信号の特徴を寿命診断の基準として用いた。以上の準備の下に、工具の長寿命化の方法を評価し、以下の知見を得た。第1点は、ダイヤモンド原石中の窒素不純物に起因する欠陥と工具損耗の関係に関する知見である。B2センターの窒素量が多いほど、耐チッピング性が向上するため、切削工具には小板状欠陥の多いダイヤモンド原石が適していることを示した。そして、赤外分光分析IRAによる欠陥の検出は耐損耗性に優れたダイヤモンド原石の選別に不可欠であることを指摘した。第2点は、銅との熱化学反応を利用した工具研磨法に関する知見である。これは空気中で加熱された銅板にダイヤモンドを接触させるだけの簡単で実用的な方法である。熱化学研磨された工具のHertz強度は微小クラックが除去されて増加する。その結果、耐損耗性および工具寿命も機械研磨された工具に比べて優れる。したがって、提案する熱化学研磨法はダイヤモンド工具の仕上げ技術として推奨される。第3点は、銅のダイヤモンド切削における切れ刃稜のチッピングの発生機構に関する知見である。高温で銅と接触するダイヤモンドの強度は、銅の触媒作用と周辺の酸素により、先在するクラック先端の熱化学的腐食が進み、減少する。したがって、低酸素雰囲気における切削が切れ刃稜のチッピングの抑制に有効な方法であることを示した。
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Precision Engineering (to be published)
砥粒加工学会誌 50・1
ページ: 45-49
Annals of the CIRP 55・1
ページ: 71-74
Journal of the JSAT 50,(1)
Annals of the CIRP 55,(1)
Annals of the CIRP 54・1
ページ: 51-54
精密工学会誌 71・9
ページ: 1141-1145
Annals of the CIRP 54,(1)
Journal of the JSPE 71,(9)
