超精密切削加工における切削熱に関する研究

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超精密切削加工における超微小切削機構を明らかにするため、切削熱の観点より超精密ダイヤモンド切削実験ならびに解析を行った結果、以下のような知見を得た。1.走査型電子顕微鏡内で超微小2次元切削実験を行い、超精密切削過程の直接観察およびせん断角,切削力の測定を行った結果、切りくず生成は極めて薄いせん断域に集中して起り、また超精密切削加工機を用いた高速の超微小2次元切削実験結果と良い一致がみられた。これらの測定値を用い、また単一せん断面モデルを仮定して求めた平均切削温度は実験測定結果と良い一致がみられた。2.実験に用いた工具及び被削材の3次元有限要素モデルを作成し、実験的に同定した切削熱を熱源として与えた場合のそれらの熱伝導及び熱変形解析を行なった結果、工具のチップ近傍では5℃程度まで温度上昇するのに対して、被削材ではほとんど温度上昇がみられなかった。また、工具を送る方向によっても温度上昇の仕方ならびに最高温度上昇の値が異なることがわかった。これらの結果は、実験結果と良い一致がみられた。3.発生した切削熱による工具および被削材の熱膨張加工誤差を測定した結果、0.4〜0.6μmもの相対加工誤差を生じた。切削速度が高速から低速になる側に工具を送った場合、そうでない場合に比べて加工誤差が大きく生じた。送り方向に対する加工形状誤差は工具シヤンクの温度上昇の変化の傾向に非常に良く一致して生じた。