ヘール工具を用いた精密仕上げ加工に関する研究

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著者

    • 吉丸, 将史 ヨシマル, マサフミ

書誌事項

タイトル

ヘール工具を用いた精密仕上げ加工に関する研究

著者名

吉丸, 将史

著者別名

ヨシマル, マサフミ

学位授与大学

九州工業大学

取得学位

博士(情報工学)

学位授与番号

情工甲第247号

学位授与年月日

2011-03-25

注記・抄録

博士論文

本研究は、金型製作工程や部品加工工程での精密仕上げ加工が可能となるヘール加工法の確立を目的としている。ヘール加工法は、非回転工具と多軸制御の組み合わせにより工具の刃先を任意の位置姿勢による軌跡で加工を行うことを特徴とする加工法である。最近の製品では自由曲面を多く含み、仕上げ加工に通常用いられるエンドミル切削加工では、加工残りが発生するために仕上げ作業が必須となる。ヘール加工法においては、非回転工具の微小切込み切削が被加工物の形状に沿って切削加工が行われるために、高品質仕上げが可能となる。またマシニングセンタによる段取りレス化が実現されるため、仕上げ作業の短縮・解消へ効果的な加工法である。本論文では、従来研究においては材質や用途が限定されていたヘール加工法を、金型製作工程や部品加工工程での精密仕上げ加工にも適用可能となるように、超音波振動を付加することで金型用の鋼材や精密部品を対象とした硬脆材や高硬度材での加工を実現している。第3章では、アルミ合金を対象としたヘール加工システムによる鏡面仕上げについて、工具姿勢の変化による加工面への影響について、安定した加工が可能となる条件を明らかにしている。具体的な加工事例として、アルミ合金を対象とした多面体や自動車用ボンネット形状などの曲面体の鏡面仕上げ加工結果を示している。第4章では、超音波振動を用いたヘール工具による金型部品の仕上げ加工についてまとめている。単結晶ダイヤモンド工具による仕上げ加工は、鏡面加工の実現が期待できるものの、工具と鋼との親和性の高さのために激しい摩耗が発生し、実用的な鋼の加工には不適とみなされていた。本研究においては工具の刃先に超音波振動を付加することで、切削抵抗値の低減、工具刃先における摩耗の低減を図っている。金型用鋼材を対象とした加工実験により、工具材種や切削条件を変化させた場合における超音波振動の影響を比較し、表面粗さの向上、切削抵抗値の低減、工具刃先における摩耗の低減について最良となる条件を示している。具体的な適用事例として、超音波振動を付加した単結晶ダイヤモンド工具による鋼材(NAK80)の多面体加工を行い、0.2μm 以下の表面粗さとなる鏡面仕上げを実現し、金型用鋼材へ適用可能なことを示している。第5章では、部品製作におけるヘール加工技術の適用とその仕上げ効果について論じている。医療用マイクロリアクターや押し出しピン、真空チャンバー装置用シール溝の仕上げ加工に対してヘール加工を適用している。ヘール工具による仕上げ面の品質比較は、要求される仕上げ品質を満たしていることが確認され、ヘール工具を用いた仕上げ加工の有用性を示している。第6章は、各章における結論を総括し、型技術、精密加工技術における仕上げ品質の向上と自動化を実現するための手法として、ヘール加工技術が加工品質や微細形状への適用、幅広い材料へ適用可能であり本手法が有効であることを示している。

九州工業大学博士学位論文 学位記番号:情工博甲第247号 学位授与年月日:平成23年3月25日

第一章 緒論|第二章 従来の仕上げ加工技術と課題|第三章 ヘール加工システムの開発|第四章 超音波振動を用いたヘール工具による金型部品の仕上げ加工|第五章 部品製作におけるヘール加工技術の適用と仕上げ効果の検証|第六章 結論

平成22年度

九州工業大学博士学位論文(要旨) 学位記番号:情工博甲第247号 学位授与年月日:平成23年3月25日

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    500000570361
  • NII著者ID(NRID)
    • 8000000572648
  • 本文言語コード
    • jpn
  • NDL書誌ID
    • 024444933
  • データ提供元
    • 機関リポジトリ
    • NDL ONLINE
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