進化する超音波加工技術：超音波振動を用いた鋼材の精密仕上げ加工－多軸マシニングセンタを用いたヘール加工による鏡面仕上げの実現

摘要

金型や精密部品などの製造には、回転工具を始めとする機械加工により効率的な生産が行われるようになった。 しかし、円弧形状の切れ刃を持つボールエンドミルやフラットエンドミルを使用した場合、その加工面は常に使用工具の切れ刃形状が転写された円弧状の回転痕が残った加工面となる。 また、回転工具による加工では、工具中心軸から任意の円弧状の切れ刃位置に対してその回転半径が異なり、切削速度と切削方向は一定とならない。 特に、回転中心軸近傍においては、その切削速度はほぼゼロとなるため、良好な加工状態を得ることはできず、表面の粗い加工面となる。 最終的な加工面にμm以下のオーダーが要求される加工においては、残存した面粗さと加工残りを除去するための二次的な仕上げ工程が必要不可欠となる。 この仕上げ工程は、熟練した職人による手磨きにより行われていることが現状であり、納期の短縮や低コスト化を実現するために、機械仕上げ加工の適用による手磨き作業の解消が必要とされている。 本研究の目的は、精密切削加工において微小な切込みが可能な非回転工具を用いた加工法（以降、ヘール加工という）による、機械仕上げ加工の実現を行うことにより、手磨き作業の解消を目指すものである。金型の仕上げ加工工程におけるヘール加工の適用を行うために、加工条件の変化が、切り屑や加工面に及ぼす影響について評価を行い、より高精度な加工面を得る条件についての検討を行う。 実験では、ヘール工具に超音波加振を付加することにより、ダイヤモンド工具による鋼材の鏡面仕上げ加工を行ったので報告する。