微細テクスチャ構造を表面に有する高機能切削工具の開発に関する研究

本研究では,工具表面に微細な三次元周期構造を付与することで,高い耐凝着性,耐摩耗性,潤滑性といった様々な機能を発現する切削工具,すなわち『微細テクスチャ構造を有する高機能切削工具』の開発に関する研究を行っている.本年度は鉄鋼材料の切削加工を対象とし,優れた耐摩耗性を発現する切削工具の開発を行った.先行研究では,鉄鋼材料の切削加工において工具すくい面上のクレータ摩耗を抑制するためには,数ミクロン～数十ミクロンオーダの矩形溝構造(マイクロストライプ構造)が有効であることを明らかにした.本年度はテクスチャ構造の最適化を目的に,溝構造のディメンションと耐摩耗性の関係を評価した.その結果,マイクロストライプ構造の耐摩耗性はテクスチャの凸部/凹部の面積比に強く依存し,テクスチャ凸部幅の減少に伴う機械的強度の低下,テクスチャ凹部幅の増加に伴う切削液保持量の増加などの影響により,摩耗量に大きな差が現れることが明らかとなった.さらに,切削速度や切削液供給の有無の違いによって摩耗進行メカニズムが変化し,最適なテクスチャディメンションが変化することも明らかとなった.また本年度は,これまで検討されることが無かった逃げ面側への表面テクスチャの導入を行い,その最初の試みとして逃げ面にマイクロストライプ構造を付与した工具を開発した.一その結果,マイクロストライプ構造は逃げ面においても効果を発現し,逃げ面摩耗を抑制することが可能であることが明らかとなった.それと同時に,逃げ面摩耗進行の支配因子は拡散摩耗を中心とした熱的要因によるところが大きいことから,逃げ面側に形成されたテクスチャはドライ加工環境下ではほとんど効果を発現しないことも明らかとなった.

本研究では,工具表面に微細な三次元周期構造を付与することで,高い耐凝着性,耐摩耗性,潤滑性といった様々な機能を発現する切削工具,すなわち『微細テクスチャ構造を有する高機能切削工具』の開発に関する研究を行っている.本年度は鉄鋼材料の切削加工を対象とし,優れた耐摩耗性を発現する切削工具の開発を行った.先行研究では,鉄鋼材料の切削加工において工具すくい面上のクレータ摩耗を抑制するためには,数ミクロン～数十ミクロンオーダの矩形溝構造(マイクロストライプ構造)が有効であることを明らかにした.本年度はテクスチャ構造の最適化を目的に,溝構造のディメンションと耐摩耗性の関係を評価した.その結果,マイクロストライプ構造の耐摩耗性はテクスチャの凸部/凹部の面積比に強く依存し,テクスチャ凸部幅の減少に伴う機械的強度の低下,テクスチャ凹部幅の増加に伴う切削液保持量の増加などの影響により,摩耗量に大きな差が現れることが明らかとなった.さらに,切削速度や切削液供給の有無の違いによって摩耗進行メカニズムが変化し,最適なテクスチャディメンションが変化することも明らかとなった.また本年度は,これまで検討されることが無かった逃げ面側への表面テクスチャの導入を行い,その最初の試みとして逃げ面にマイクロストライプ構造を付与した工具を開発した.一その結果,マイクロストライプ構造は逃げ面においても効果を発現し,逃げ面摩耗を抑制することが可能であることが明らかとなった.それと同時に,逃げ面摩耗進行の支配因子は拡散摩耗を中心とした熱的要因によるところが大きいことから,逃げ面側に形成されたテクスチャはドライ加工環境下ではほとんど効果を発現しないことも明らかとなった.