Rapid Generation and Sliding Characteristics of Aligned Microtextures by Phase-Controlled Ultrasonic Cutting

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摺動面のトライボロジー特性改善の手法として表面テクスチャリングが知られている．本研究の目的は，機械加工で生産される高精度で複雑な部品の表面に，高い機能性を有するマイクロテクスチャを，超音波切削加工によって整列配置して創成する技術の開発である．切削工具の振動状態を超音波周波数に比して充分に高速，かつ被削材送り運動に対して高精度に同期させることで，ピッチ数～数十μm，深さ数μmの整列配置されたマイクロテクスチャを工作機械で創成するシステムを構築する．切削による成形仕上げ加工と同時にテクスチャリングできるので，生産性を落とすことなく機能性表面を創成できる点が大きな特長である．本年度は，複屈折性を有する樹脂素材（主にアクリル樹脂）に，本加工手法でテクスチャを創成し，その構造が摺動特性に与える理由について，光弾性法でテクスチャに作用する応力状態から考察した。その結果，非テクスチャ面では，旋盤加工によるカスプの弾性変形が支配的であった。一方，テクスチャ構造では，広い面積で荷重を支えることで，被削材に作用する最大応力が低下することが確認できた。光弾性法で得られた結果について，ＦＥＭ解析を行い，検証とともに可視化結果の定量化も進めている。また，加工面の残留応力分布について，ＥＢＳＤ測定を開始した。超音波振動加工では，一般的には残留応力が減少するといわれているが，本加工手法のような被削材法線方向への振動での加工についての研究報告は少なく，原理について明らかにしていく。研究成果については，論文投稿，学術講演会での口頭発表とともに，機械加工や要素に関する展示会にてサンプル展示を行うことで，共同研究へつなげることができた。