振動スピンドルを用いた振動外周刃切断方式の実用性評価とその超高速切断技術への展開

本申請研究の最終年度では,外周刃切断方式の切断性能向上を目的とした振動切断方式における切断加工特性の検討を行った.特に,切断精度の観点から外周刃切断方式における振動付与の影響を実験的に検証するとともに,有限要素解析を用いることによって振動切断加工中における外周刃の弾性変形挙動を解明した.さらには,振動外周刃切断方式のさらなる適用範囲拡大を目的として,近年需要が増大している複合材料として,炭素繊維強化複合材料(CFRP)の切断技術への展開を図った.得られた結果を要約し,以下にまとめる.・ 振動を付与することによって切断加工中に外周刃と工作物が接触と分離を繰り返すが,外周刃が工作物から分離する場合において振動1サイクル毎に弾性変形が復元することから,変形していない状態を持続できるという「原点復帰効果」を有することを有限要素解析シミュレーションによって明らかにした.・ 振動スピンドルを用いた振動切断方式においては,工作物側を加振する振動切断方式と同等の切断性能を得ることができる.すなわち,工作物加振の場合には工作物の大きさ等の影響があることが指摘されていたが,振動スピンドルを用いることで,より実用性の高い振動切断方式を具現化できることを示した.・ 複合材料の切断加工においても,無振動切断方式と比較して振動切断方式では,切断精度を維持したままで,切断抵抗の低減や工具寿命の延伸効果がもたらされることを明らかにした.このことは振動外周刃切断方式を適用できる範囲が広範になる可能性があることを意味する.

本申請研究の最終年度では,外周刃切断方式の切断性能向上を目的とした振動切断方式における切断加工特性の検討を行った.特に,切断精度の観点から外周刃切断方式における振動付与の影響を実験的に検証するとともに,有限要素解析を用いることによって振動切断加工中における外周刃の弾性変形挙動を解明した.さらには,振動外周刃切断方式のさらなる適用範囲拡大を目的として,近年需要が増大している複合材料として,炭素繊維強化複合材料(CFRP)の切断技術への展開を図った.得られた結果を要約し,以下にまとめる.・ 振動を付与することによって切断加工中に外周刃と工作物が接触と分離を繰り返すが,外周刃が工作物から分離する場合において振動1サイクル毎に弾性変形が復元することから,変形していない状態を持続できるという「原点復帰効果」を有することを有限要素解析シミュレーションによって明らかにした.・ 振動スピンドルを用いた振動切断方式においては,工作物側を加振する振動切断方式と同等の切断性能を得ることができる.すなわち,工作物加振の場合には工作物の大きさ等の影響があることが指摘されていたが,振動スピンドルを用いることで,より実用性の高い振動切断方式を具現化できることを示した.・ 複合材料の切断加工においても,無振動切断方式と比較して振動切断方式では,切断精度を維持したままで,切断抵抗の低減や工具寿命の延伸効果がもたらされることを明らかにした.このことは振動外周刃切断方式を適用できる範囲が広範になる可能性があることを意味する.