焼結材料の延性モード加工を可能とする超高周波振動切削加工に関する研究

烧结材料延性加工的超高频振动切削研究

• 批准号: 17760103
• 负责人: 鈴木 教和
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760103/
• 关键词: 超音波振動; 楕円振動切削加工法; 焼結材料; 延性モード加工; 振動モード; 圧電素子; 微細加工; タングステン合金; 工具摩耗

本研究では従来より振動切削に用いられている振動周波数(主に20kHz)に対して一桁以上高周波となる数百kHz〜1MHz程度の低振幅振動(0.1〜1μm_<p-p>)を工具刃先に付加する振動切削加工技術の実現に挑戦する.本年度の研究では,有限要素解析技術を用いて,縦振動とたわみ振動を200kHz以上の高周波で組み合わせることのできる振動工具の設計を行い,試作装置の振動特性について評価を行った.また,別途開発を行ってきた40kHzの振動装置を用いて焼結金属(タングステン合金)に対する加工特性評価実験,および超精密金型の試作を行った.さらに試作した金型を用いてガラス部品の成形試験を行い,本手法の実用性について評価を行った.以下に得られた成果および知見を示す.(1)有限要素解析技術を利用して2次の縦振動と4次のたわみ振動の共振周波数がともに200kHzとなる超音波楕円振動子の設計を行った.実際に振動子の試作を行い振動特性の評価を行った結果,たわみ振動の共振周波数が181kHz,縦振動が208kHzとなり,27kHzのずれが生じることがわかった.また,約200kHz付近で駆動することにより0.1μm_<p-p>の楕円振動を発生できることを確認した.(2)40kHzの超音波楕円振動装置を用いてタングステン合金の超精密加工実験を行った.近似2次元切削実験の結果,1μm前後の切取り厚さが延性-脆性の臨界条件となり,0.2μmの切取り厚さにおいても連続型の切りくずが生成されることを確認した.(3)上記の振動装置を用いてタングステン合金性の金型を試作し,良好な形状精度と仕上げ面性状を両立できることを確認した.さらに,試作した金型を用いて光学ガラスの成形を行った結果,微細形状が精密に転写され良好なガラス部品を成形可能であることを確認した.

This study で は 従 to よ り vibration cutting に い ら れ て い る vibration frequency number (main に 20 kHz) に し seaborne て above one girder high frequency と な る hundreds of kHz ~ 1 MHZ degree の low amplitude vibration (0.1 ~ 1 mu m_ < p - p >) を tool blade に first pay plus す る の vibration machining technology be に now pick 戦 す る. This year の research で は, finite element analytic technology を with い て, 縦 vibration と た わ み を の above 200 KHZ high frequency vibration で group み close わ せ る こ と の で き る vibration tools の design を い, try a device の vibration characteristic に つ い て review 価 を line っ た. ま た, don't stay open 発 を line っ て き た 40 KHZ の を vibration device with い て 焼 knot metals ( タ ン グ ス テ ン alloy) に す seaborne る processing property evaluation 価 be 験, お よ び ultra-precision line type の tries as を っ た. さ ら に attempt し た gold type を い て ガ ラ ス part forming test の を い, this technique の be use sex に つ い て review 価 を line っ た. に below are ら れ た results お よ び knowledge を す. (1) the finite element analytical technology を use し て twice の 縦 vibration と four の た わ み の resonance vibration cycle for が と も に 200 KHZ と な る ultrasound 楕 vibration son has drifted back towards &yen; の line design を っ た. Be interstate に vibrator の attempt を line い vibration characteristic の review 価 を line っ た results, た わ み の resonance vibration cycle for が 181 KHZ, 縦 vibration が 208 KHZ と な り, 27 KHZ の ず れ が raw じ る こ と が わ か っ た. ま た, about 200 KHZ paying nearly で 駆 dynamic す る こ と に よ り 0.1 mu m_ < p - p > の 楕 has drifted back towards &yen; vibration を 発 で き る こ と を confirm し た. (2) 40 KHZ の ultrasound 楕 を has drifted back towards &yen; vibration device with い て タ ン グ ス テ ン alloy の ultra-precision machining be 験 を line っ た. Approximate 2 dimensional cutting be 験 の results, 1 mu m taking り の before and after the thick さ が ductile - brittle の critical condition と な り, 0.2 mu m taking り の thick さ に お い て も even cut type 続 の り く ず が generated さ れ る こ と を confirm し た. (3) written の を vibration device with い て タ ン グ ス テ ン alloy sex の type を tries as し, good な げ surface shape accuracy と shi Character を struck made で き る こ と を confirm し た. さ ら に, attempt し た gold type を use い て optical ガ ラ ス の forming line を っ た results, fine shape が precision に planning write さ れ good な ガ ラ ス part forming may で を あ る こ と を confirm し た.

项目成果

超音波楕円振動切削によるタングステン合金の超精密微細加工-基礎的な切削性能の評価-

超声波椭圆振动切削钨合金超精密微加工-基本切削性能评价-

• 发表时间: 2006
• 期刊: 2006年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集 1・1
• 作者: 石井 宏樹;日下 正広;木村 真晃;Hirokazu TAHARA;鈴木教和 他3名;鈴木教和 他5名
• 通讯作者: 鈴木教和 他5名

楕円振動切削による硬脆材料の超精密微細溝加工

椭圆振动切削硬脆材料超精密微槽加工

• 发表时间: 2005
• 期刊: 機械技術 53・12
• 作者: 鈴木教和;社本英二
• 通讯作者: 社本英二

超硬合金の超精密楕円振動切削 -延性モード切削機構の検討-

硬质合金超精密椭圆振动切削-延性模态切削机理研究-

• 发表时间: 2006
• 期刊: 精密工学会誌 72・4
• 作者: 石井 宏樹;日下 正広;木村 真晃;Hirokazu TAHARA;鈴木教和 他3名
• 通讯作者: 鈴木教和 他3名