ＣＦＲＰの高精度・高能率トリム加工を実現する新加工技術の開発　『曲線切断丸のこ』

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【丸のこによるCFRP切断時の工具損傷と加工面特性】曲線切断丸のこによる基礎的なCFRP切断時の切削特性を調べた．高精度かつ切削条件を細かく決定することが可能な直線切断加工機を設計・製作した．エンドミル加工と比較することにより工具摩耗，加工断面性状を評価した．結果を以下に示す．1)エンドミル加工においては，加工断面に繊維配向方向の違いによる凹凸が生じるが，丸のこ加工においては，一様な加工断面が得られた．丸のこにおける加工では，回転方向が繊維層の面外方向となるため，繊維方向の違いによる摩耗速度が変化しない．よって均一に切れ刃が摩耗し，一様な加工断面となる．また，この摩耗速度の違いは摩耗に影響を及ぼす．エンドミルは切削長2.4 mの時点で逃げ面摩耗幅が100 μmを超えたが，丸のこは7.2 mを超えても逃げ面摩耗幅68 μmと小さな値となり，工具摩耗に強いことが明らかになった．2)表面粗さにおいては，エンドミル加工は切削長0.6 mの時点で5 μmRaを超える大きな表面粗さとなるが，丸のこは切削長7.2 mを超えても2 μmRa以下の良好な表面粗さとなっている．これは，上記したように繊維方向の違いによる加工断面の凹凸が生じないためであると考えられる．【曲線切断丸のこによる加工断面傾斜制御】曲線切断丸のこは，加工断面が傾斜するという課題を抱えている．そこで加工断面傾斜の予測と抑制を行った．三次元シミュレーションを開発し，のこ刃のたわみ形状，工具軌跡を高精度に予測し，のこ刃を傾ける制御を行うことにより，加工断面傾斜を抑制した．以下に得られた結果を述べる．1)加工断面傾斜は前年度の57 %から70 %以上まで抑制することが可能になった．2)制御装置の自作，加工機の自作による，同期誤差，幾何誤差の影響が大きく，切れ刃が加工断面に干渉するため，現状ではこれ以上抑制することが困難である．