複屈折のオンマシン計測によるガラス・CFRPのdefect-freeな二次加工技術

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03154
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 磯部 浩已 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60272861)
• 研究分担者: 原 圭祐 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30515812)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: スクラッチ試験 / 超音波加工 / 光弾性法 / 偏光撮影

研究実績の概要

昨年までに，直径３mmの軸付き回転工具を用いたガラスの研削加工時の内部応力が，工具の超音波振動によって低減することが確認されている．特に，工具端面＝ガラス底面に生じる応力の低減が確認されており，これはいわゆるスラスト力の低減を意味している．
今年度は，超音波振動により加工抵抗が低減する理由を明らかにするために，ビッカース硬さ試験に用いられるダイヤモンド圧子（対面角136°，正四角錐）を超音波振動させる装置を製作し，これを小型NC位置決め装置に搭載した．そして，押し込み深さを0～5umまで連続的に変化させながら石英ガラスに対するスクラッチ試験を実施した．スクラッチ痕を観察した結果，切り込み深さが小さい延性加工領域（切り込み深さが0.5um以下）において，超音波振動による微細なクラック生成が連続して発生していた．脆性的な加工ではあるが，超音波振動の１振動中の送り量が非常に小さいので，0.1um程度の小さいカケが安定して生成される良好な加工状態であった．しかし，切り込みが大きい領域では，超音波振動の有無にかかわらず，破壊的なカケも生じることがわかった．この現象を，偏光高速度撮影した結果，超音波振動加工中は砥粒前方に生じる応力が超音波帯域で発生・消逸を繰り返していることが確認できた．その結果として研削抵抗が低減することが確認された．また，切り込み深さが大きい範囲での大きなカケの発生に同期して，応力が過大になった後に消逸することが確認できたため，内部応力の可視化システムは加工現象を捉えていることがわかった．

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of Stress Distribution by Photoelastic Method Under Ultrasonic Grinding Condition (2019)
  • 著者名/発表者名: Isobe Hiromi、Sasada Natsuki、Hara Keisuke、Ishimatsu Jun、Nagaoka University of Technology 1603-1 Kamitomioka, Nagaoka, Niigata 940-2188, Japan、National Institute of Technology, Ichinoseki College, Ichinoseki, Japan、Universiti Teknologi Malaysia, Kuala Lumpur, Malaysia
  • 雑誌名: International Journal of Automation Technology 巻: 13 ページ: 736～742
  • DOI: 10.20965/ijat.2019.p0736
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 軸付きダイヤモンド研削砥石によるガラス穿孔時の被削材応力に与える超音波援用の効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金井 峻輔, 磯部 浩已
  • 学会等名: 2019年度精密工学会北陸信越支部学術講演会
• [学会発表] 傾斜超音波振動切削中における被削材内部応力の可視化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 奥田 雅駿, 原 圭祐, 磯部 浩已
  • 学会等名: 2019年度精密工学会北陸信越支部学術講演会
• [学会発表] 超音波振動研削によるガラス加工の特性改善 第5報 スクラッチ試験における内部応力 (2019)
  • 著者名/発表者名: 磯部浩已， 原 圭祐
  • 学会等名: 2019年度精密工学会秋季大会
• [学会発表] 超音波研削加工において砥石振動がガラスの内部応力に与える効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 磯部浩已， 原 圭祐
  • 学会等名: 2019年度砥粒加工学会
• [備考] 精密加工・機構研究室（長岡技大 磯部研）
  • URL: http://iprec.nagaokaut.ac.jp