ダイヤモンド工具を用いた高硬度材のバニシング加工...1.背景・目的...

バニシングツール

バニシング加工面切削加工面

長岡技術科学大学 機械系 田中秀岳，柳 和久

ダイヤモンド工具を用いた高硬度材のバニシング加工－微小塑性加工による高速鏡面加工－

1.1.背景・目的背景・目的

2.2.バニシングとバニシングとはは

3－1.バニシング加工実験

バニシングツール

ツール

ホルダー

工作物

・ 表面粗さの向上・ 耐摩耗性の向上・ 疲労強度の向上

・ 加工時間の短縮・ 工程の短縮

・ スラッジが発生しない・ 潤滑剤の低減

金属切削加工後の表面に工具を押し当てて平滑な仕上がり面を得る塑性加工法の一種

品質の向上

コストダウン

環境

バニシングツール スギノマシン；スギノマシン； ダイヤモンドバニシングツールダイヤモンドバニシングツール CatCat’’s EYEs EYE

R1.5

□3.5 9φ 2.

6

ばね

内蔵ばね定数 86 N/ｍｍ大内蔵ばね与圧 206N大ばねたわみ 4mm

3－2. 高速度カメラを用いたその場観察

結果

バニシング加工の加工メカニズムについて調査し，形状変化予測および加工条件算出の効率化を行い，バニシング加工の応用範囲を拡大する

バニシング加工 ： 研削加工では得られない優れた特長を持つ

様々な用途への応用が期待されている

加工条件

工作物 SUJ２ Bulk HRC30 直径20mm 長さ150mm

TAKAMAZ； CNC精密旋盤 TOP－TURNⅡ－SPhotron； 高速度カメラ FASTCAM-MAX

HiROX； 同軸落射10倍ズームレンズ CX－10C 対物レンズ OL－350

下処理加工(切削） 超硬チップ 回転数 1200min-1

バニシングツール ダイヤモンド 回転数 100min-1送り 0.18mm/rev

送り 0.025mm/rev

ツール移動方向

旋削面バニシング加工面

切削加工後の表面仕上げ加工において，研削に替わる高速，低コストかつ環境負荷の低い加工方法が求められている

前加工(mm/rev) Ra (μm) Rz (μm)0.16 0.989 4.0900.18 1.222 4.3970.20 1.405 5.2920.22 1.646 6.339

前加工(mm/rev) Ra (μm) Rz (μm)0.18 0.873 4.7780.20 1.120 5.4170.22 1.484 6.573

SUJ2生材 HRC30 SUJ2焼入材 HRC62

0

0.06

0.12

0.18

0.24

0.3

0.36

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12Feed (mm/rev)

Ra（μ

m）

前加工0.18mm/rev前加工0.20mm/rev前加工0.22mm/rev

0

0.06

0.12

0.18

0.24

0.3

0.36

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12Feed (mm/rev)

Ra（μ

m）

前加工0.16mm/rev

前加工0.18mm/rev

前加工0.20mm/rev

前加工0.22mm/rev

加工条件

工作物 SUJ２ 生材，焼入材 直径20mm 長さ150mmTAKAMAZ； CNC精密旋盤 TOP－TURNⅡ－S

前加工(切削） 超硬チップ 回転数 1200min-1

バニシングツール ダイヤモンド 回転数 2400min-1

送り 0.18mm/rev

送り 0.025mm/rev

ツール移動方向

約3.3μm

0 20 40 60 80 100 %

µm

0

1

2

3

4

5

Vmp

Vmc

Vvc

Vvv

43.4 %43.4 %

Vmp = 7.07e-007 ml/m2 Vvv = 7.05e-007 ml/m2Vm = Vv = 7.07×10-7 m3/m2

実体部Vm

μm

バニシング加工により変化する寸法量を推定するため，切削加工面の実体部と空隙部の体積に注目 （体積が実体部 = 空隙部となる高さを調査）体積の比較 ： ISOで提案されている体積・容積パラメータの算出アルゴリズムを使用

3－3. 形状変化量推定

切削加工後の断面形状（上図の楕円部分）を測定し，体積・容積パラメータを算出する．体積が実体部(vm)= 空隙部(Vv)となる高さを右図より求めると，約3.3mmとなる．

実際に切削部分の 大高さとバニシング平滑面との高さを比較すると，ほぼ3.3mmと一致する．

・バニシング加工は従来の研削加工と比較して，およそ1/20以下の時間で高硬度材を鏡面加工できる．

・顕微鏡高速度カメラを用いてバニシング加工の様子を撮影した．撮影画像を考察し，切削山部を押しつぶして谷部に埋めるサイクルを 連続的に行うことで平滑面を生成している様子を確認した．

・バニシング加工による加工面を測定して輪郭曲線より体積・容積パラメータを求める事で行う寸法変化の推定方法を提案し，実際に測定と検証を行い妥当性を確認した．

4. まとめ

空隙部(Vv)

(Vm)

-2

0

2

4

0 1 2 3 4 5 6 7 8Distance (mm)

Hei

ght (μm

)