2019 年度研究成果報告書

超音波振動を利用した小径めねじ加工

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06133
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関	長野工業高等専門学校
研究代表者	岡田学長野工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70249788)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	機械要素 / ねじ / 超音波振動 / 切削加工 / 塑性過去
研究成果の概要	超音波振動を加えながら、小径めねじの切削加工、塑性加工、及びタッピンねじの締付けを行った。切削加工と塑性加工のねじ径は市販品で最も小径のM1、タッピンねじも市販品で最も小径のM2とした。超音波振動の周波数は無振動, 28kHz, 40kHz, 60kHzの４種類とした。切削加工、塑性加工、タッピンねじの締付けのいずれにおいても、振動周波数40kHzのときに加工トルクまたはねじ込みトルクを最も低減することができた。超音波振動は振動周波数の２乗に比例して加速度が大きくなるが、超音波振動子は振動周波数が高くなるほど小型になり投入可能な電力が小さくなるためであると考えられる。
自由記述の分野	機械要素
研究成果の学術的意義や社会的意義	現在、めねじ加工用のタップの呼び径の下限がM1であるのは、小径のタップはねじり負荷に弱く、加工中に折れやすいからである。本研究の成果によって加工トルクを低減できれば、さらに小径のめねじ加工が可能になる。それによって、小型化の要求が強い携帯情報端末やIoT機器の組み立てに使うねじを小径化できるほか、限られたスペースに複雑な機構を組み込む高級腕時計などの高付加価値製品の開発や、各種計測用センサー、ドローン、医療機器などの精密機器の小型化に貢献できると考えている。