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2014 年度 実績報告書

傾斜プラネタリ加工による次世代ボディパネル用複合素材穴あけ加工装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25820021
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

田中 秀岳  長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10422651)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードCFRTS / CFRTP / オービタル加工 / 傾斜プラネタリ加工 / 工具摩耗 / 層間剥離
研究実績の概要

近年,航空機産業や自動車産業においてCFRPやチタン合金と言った難削材の使用が増加している.これらの材料に通常の穴あけ加工を行った際,ばりや層間剥離が多く発生する.
本研究グループでは,この問題を解決する加工方法として傾斜プラネタリ加工を提案している.傾斜プラネタリ加工は切削工具の自転軸に傾斜を与えることにより偏心させる.したがって,小さい傾斜角度で工具先端の偏心が得られる.また,偏心部の移動量はプラネタリ加工と比較し少なくて済む.そのため,偏心機構の小型化及び公転による振動の軽減が可能となる.
本研究ではまず,傾斜プラネタリ加工の幾何学切削モデルを構築した.そして,2 種類の切削工具形状を用いた場合の加工穴の理論表面粗さおよび切れ刃の切削体積割合をシミュレーションより求めた.次に,チタン合金を穴あけ可能な試作機の製作を行った.その後,製作した試作機で,CFRP を被削材として加工試験を行い,加工方法の違いがCFRP の切削性に与える影響を検証した.また,チタン合金に対してL18 直交表を用いた加工実験を行い,制御因子の変化による切削性への影響を明らかにし,本加工法の最適加工条件を推定した.
次に,工具の刃先摩耗が被削材に及ぼす影響を調査した.工具の刃先測定方法,評価方法を提案した後,熱硬化性CFRPに対して複数回穴あけを行った.工具刃先摩耗の変化と,加工穴の表面性状,真円度,切削時の自転スピンドルトルクそれぞれの関係から,傾斜プラネタリ加工によるCFRP切削時の工具刃先摩耗の変化を評価した.
実験結果,チタン合金の最適加工条件は先行研究と異なる条件となったが,再現性確認実験の結果を基に再考した結果,同条件となった.また傾斜プラネタリ加工による熱硬化性CFRP切削時の工具摩耗変化は,すくい面摩耗に比べ,逃げ面摩耗が激しいことが判明した.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Machinability Evaluation of Inclined Planetary Motion Milling System for Difficult-to-cut Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetake TANAKA and Toma YOSHITA
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 656 ページ: 320-327

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 炭素繊維強化プラスチックを対象としたプラネタリ機構による穴あけ加工に関する研究(第2報)-傾斜プラネタリ加工用スピンドルの開発-2014

    • 著者名/発表者名
      田中秀岳,太田和樹,武田広貴,滝澤亮,柳和久
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 80 ページ: 297-301

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Machinability of thermo-plastic CFRP by inclined planetary milling2015

    • 著者名/発表者名
      Hidetake Tanaka, Robert Voss, Marcel Henerichs and Konrad Wegener
    • 学会等名
      38th MATADOR Conference
    • 発表場所
      Huwei, Taiwan
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-30
    • 招待講演
  • [学会発表] 傾斜プラネタリ加工装置を用いたチタン合金の穴あけに関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      佐井峰史,田中秀岳,柳和久
    • 学会等名
      精密工学会2014年度秋季大会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-18
  • [図書] 適用拡大するCFRPの成形・加工・リサイクル技術最前線2015

    • 著者名/発表者名
      田中秀岳
    • 総ページ数
      5 (250)
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
  • [図書] ツールエンジニア2015年1月号 複合材,樹脂系素材の加工技術特集号2014

    • 著者名/発表者名
      田中秀岳,柳和久
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      大河出版

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公開日: 2016-06-01  

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