| 研究課題/領域番号 |
21K04717
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| 研究機関 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター |
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研究代表者 |
國枝 泰博 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 研究開発本部機能化学材料技術部プロセス技術グループ, 研究員 (80746206)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | クーラント / 微小気泡 / 熱伝達 / タッピングトルク試験 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、クーラントの熱伝達率がクーラントの種類や微小気泡の状態による変化を明らかにし、クーラントの熱伝達率すなわち冷却能力を向上させることを目的としている。また、件研究では、得られた知見により工具刃先冷却を促進させる方法を提案する。本年度は、微小気泡添加クーラントを利用するためのクーラント供給装置とクーラントの切削性能を評価する実験方法を検討した。
①クーラント供給装置
本研究で用いている微小気泡発生装置では、気泡の直径が1マイクロメートル以下のUFBとそれ以上のFBの両方が発生する。FBのような大きな気泡はクーラントの熱伝導率を阻害することが計算より求められた。従来型のクーラントポンプで供給する方法では、供給時に大きな気泡が発生しクーラントの熱伝導率を低下させてしまうため、大きな気泡の発生を抑制した供給方法を新たに考えた。その方法を採用すると、工具にクーラントを供給する際に用いるノズルに工作機械で多用されているフレキシブルノズルを用いても大きな気泡が抑制されていた。
②クーラントの切削性能を評価する実験方法
クーラントメーカでは、クーラントの切削性能をタッピングトルク試験で評価することが多い。タッピングトルク試験とは、雌ネジをタップ工具でクーラントを供給しながら加工し、その時に発生する加工トルクを測定し、その大小により切削性能を評価する方法である。タッピングトルク試験を採用することにした理由は、加工条件が厳しく発熱も大きいことから工具冷却の評価方法として適切であると考えたためである。本年度は、実験方法を検証し評価方法を確立した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和4年度の計画では、(Ⅰ)クーラントの熱伝達率測定装置の構築、(Ⅱ)微小気泡クーラントの熱伝達率の解明、(Ⅲ)クーラントノズルの最適化の途中までが完了している予定であった。それに対し、(Ⅰ)クーラントの熱伝達率測定装置の構築が完了し、(Ⅱ)微小気泡クーラントの熱伝達率の解明および(Ⅲ)クーラントノズルの最適化に関しては途中までとなっており計画に対してやや遅れている。ただし、令和5年度に着手予定の(Ⅳ)微小気泡添加クーラントが工具寿命に与える影響に関しては、切削性能の評価として先行して取組んだ。
(Ⅱ)微小気泡クーラントの熱伝達率の解明に関しては熱伝達率の計算がうまくいかず、遅れている。また、(Ⅲ)クーラントノズルの最適化に関しては、微小気泡添加クーラントの利用技術として大きな泡が発生しにくいクーラント供給装置を検討したが、熱伝達評価までは至っておらずやや遅れている。
以上のことを総合的に考慮して「やや遅れている」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度は、熱伝達率の評価方法を熱伝達率の逆問題に対する計算方法もしくは十分加熱したブロックを冷却した際の温度変化により評価する方法のどちらかに決定し、微小気泡添加クーラントの熱伝達を評価する。また、考案した大きな泡の発生が抑制されたクーラント供給装置が微小気泡添加クーラントの熱伝達率向上に寄与するか否かを評価する。さらに、微小気泡添加クーラントの切削性能をタッピングトルク試験により評価し、実加工に適用したときの利用方法を考察する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
・次年度使用額が生じた理由：主要な物品の購入は完了している。消耗品の額が想定よりも少なかったこと、論文投稿ができていないことにより次年度使用額が生じた。
・使用計画：主にクーラント供給装置の改良に必要になる物品と加工試験で必要となる被削材・工具等の購入に使用する予定である。
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