エンドミルに魅せられ，その切削機構の解明と高速・高精度加工の実現を目指して : 新潟大学大学院自然科学研究科材料生産システム専攻　製造工学研究室（岩部研究室）（研究所・研究室紹介）

背景と目的：

新潟大学工学部は、1923年に設立された長岡高等工業学校に端を発し、1949年に新潟大学に統合されました。研究室は工学部内に位置し、特に数値制御工作機械とエンドミルの加工精度に関する研究を行っています。本論文の目的は、ねじれ刃エンドミルを用いた高速・高精度加工法の有効利用法を提案し、その切削機構や特性を解明することにあります。

主要な発見：

研究では、ねじれ刃エンドミルの切削による加工面創成機構の詳細が明らかにされました。特に、工具の回転と送りによって理想的な加工面が生成される際の力学的挙動や形状の変化が重要であると示されています。また、高速加工作業において、切削条件の均一化、単一切れ刃による加工法、切れ刃の高精度化による3つの実用的な方法が提案され、これらが高精度加工に寄与することが明確に示されています。

方法論：

研究は、三次元CADを活用して、ボールエンドミルや他のエンドミルの複雑な切れ刃形状のモデリングを行い、工作物との干渉による切削面積やその重心位置の計算を高精度で行いました。具体的には、切削面積とその重心までの距離の積を評価値として使用し、実験的に求めた切削トルクと比較する方法を採用し、評価値を用いた切削特性の予測が可能であることを示しました。

結論と意義：

本研究は、ねじれ刃エンドミルによる加工面の形成機構とその特性を明らかにし、高速・高精度加工のための実用的な方法を提案しました。これにより、エンドミルの有効利用が促進されると共に、切削加工の精度向上が期待されます。また、三次元CADを活用したモデリングと評価手法により、複雑な切削特性の解明が進み、実際の加工プロセスにおける精度の向上に寄与することが示されました。

今後の展望：

今後は、エンドミル以外の多種多様な工具についても、その特性や有効利用方法の解明を目指した基礎研究を継続する必要があります。また、スクロール部品の最終加工における非回転工具の適用や、FEM解析を用いた高精度加工の実現を目指します。さらに、主軸の軸方向超音波振動を回転方向に変換する新たな加工法の開発に取り組み、さらなる高速・高精度加工の実現を目指して研究を進めていく計画です。

背景と目的：

新潟大学工学部は、1923年に設立された長岡高等工業学校を前身としていて、1949年に新潟大学に統合されました。この研究室は工学部内にあり、特に数値制御工作機械(コンピュータを使って工具の動きを制御する機械のことです。自動で高精度な加工が可能になります。)とエンドミル(主に金属を削るために使われる工具で、先端に複数の刃があります。)の加工精度について研究しています。本研究の目的は、ねじれ刃エンドミルを使った高速で高精度な加工方法を提案し、その切削の仕組みや特性を明らかにすることです。

主要な発見：

研究により、ねじれ刃エンドミル(主に金属を削るために使われる工具で、先端に複数の刃があります。)の切削による加工面の形成の仕組みが明らかになりました。特に、工具の回転と移動により理想的な加工面が作られるときの力の動きや形状の変化が重要であることがわかりました。また、高速での加工において、切削条件の均一化、単一の刃を使った加工方法、そして切れ味の高精度化という三つの方法が提案され、これらが高精度加工に貢献することが示されました。

方法論：

研究では、三次元CAD(コンピュータで三次元の設計を行うためのソフトウェアのことです。設計やシミュレーションに使われます。)（コンピュータ支援設計）を使って、ボールエンドミル(主に金属を削るために使われる工具で、先端に複数の刃があります。)や他のエンドミルの複雑な刃の形状をモデル化しました。そして、工作物との干渉による切削面積やその重心位置の計算を高精度で行いました。具体的には、切削面積とその重心までの距離の積を評価し、実験で得られた切削トルク(切削時に発生する回転力のことです。加工の効率や精度に関係します。)と比較する方法を用いて、評価値を使った切削特性の予測が可能であることを示しました。

結論と意義：

この研究は、ねじれ刃エンドミル(主に金属を削るために使われる工具で、先端に複数の刃があります。)による加工面の形成の仕組みとその特性を明らかにし、高速で高精度な加工のための実用的な方法を提案しました。これにより、エンドミルの効果的な利用が促進され、切削加工の精度が向上することが期待されます。また、三次元CAD(コンピュータで三次元の設計を行うためのソフトウェアのことです。設計やシミュレーションに使われます。)を使ったモデリングと評価手法により、複雑な切削特性の解明が進み、実際の加工プロセスにおける精度の向上に貢献することが示されました。

今後の展望：

今後は、エンドミル(主に金属を削るために使われる工具で、先端に複数の刃があります。)以外のさまざまな工具についても特性や有効な利用方法を解明するための基礎研究を続ける必要があります。また、スクロール部品の最終加工における非回転工具の適用や、FEM（有限要素法）解析を用いた高精度加工の実現を目指します。さらに、主軸の軸方向の超音波振動を回転方向に変換する新しい加工方法の開発に取り組み、さらなる高速で高精度な加工の実現を目指して研究を進めていく計画です。