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あいち次世代自動車イノベーション・エコシステム事業

技術紹介

レーザによる工具刃先鋭利化技術

レーザによる工具刃先鋭利化技術

1． パルス・レーザ・グラインディング技術 (PLG)

　　1.1　切削工具刃先鋭利化の課題

　　1.2　PLG（Pulse Laser Grinding）技術

　　1.3　PLGダイヤモンド工具による加工例

2． cBN焼結体工具のPLG

　　2.1　開発技術の特長

　　2.2　PLG cBN焼結体工具による加工例

1． パルス・レーザ・グラインディング（PLG)技術
1.1　切削工具刃先鋭利化の課題

従来、ダイヤモンドなどの硬脆工具の刃先鋭利化は、ダイヤでダイヤを削るスカイフ研磨や、刃先にレーザの焦点を当てる“点のレーザ加工”が行われてきました。これらの方法による刃先成形は、サブミクロンレベルの稜線形状精度と表面粗さに対して、さらなる改善が要望されていました。

1.1-1.png

スカイフ研磨の例

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従来のレーザ加工の例

1.2　PLG（Pulse Laser Grinding）技術

短パルスレーザ光を長焦点レンズで集光し，加工面へほぼ平行に入射することで，硬脆切削工具の切れ刃に対して超精密かつ高速な鋭利化を実現しました。ダイヤモンドコーティング工具やcBN、PCDなどの焼結工具の刃先をサブミクロンの刃先丸みにまで鋭利化することが可能です。特にダイヤモンドコーティング工具では成形に必要な時間も短時間であり、精密／微細切削に必要な高精度刃先をもつ工具を低コストに提供することが可能となります。これらの工具は金型材料などの硬質材料の高精度加工に利用されます。

（特願2015-38888、サポイン, 知の拠点あいちプロジェクト等成果、名古屋工業大学教授　糸魚川 文広）
・鈴木 大輔, 河田 圭一, 糸魚川 文広, 中村 隆「ナノ秒パルスレーザーを用いた超砥粒焼結工具材の形状創製」　2010年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集, pp.277-278, E09
・鈴木 大輔, 糸魚川 文広, 河田 圭一, 小野 晋吾, 中村 隆, 宮崎 和久「超短パルスレーザを用いた切削工具刃先鋭利化手法の開発」　2012年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集, pp.203-204, C18
・児玉 英也, 河田 圭一, 石川 和昌, 糸魚川 文広「パルスレーザで刃先成形したダイヤモンドコーティング工具による超硬合金の高能率加工」　2016年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集, pp.587-588, K63

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円筒状加工領域とPLG加工のイメージ図

1.3　PLGダイヤモンド工具による加工例
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ダイヤモンドコーティング工具の刃先鋭利化

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超音波楕円振動切削と組み合せて実現した金型鋼の低コスト鏡面切削加工

2． cBN焼結体工具のPLG
2.1　開発技術の特長
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バインダおよびcBN粒径に拠らず硬度増加　⇔　表面欠陥(クラック)の減少

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サンドブラストによる耐エロージョン試験

2.2　PLG cBN焼結体工具による加工例

■被加工物の性状

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■ねずみ鋳鉄の超高速加工

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・鈴木 大輔, 糸魚川 文広, 中村 隆, 河田圭一, 菅沼哲郎「PcBN工具を用いた精密切削による焼入れ鋼研削レス仕上げに関する研究」　2011年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集, pp.235-236, G24
・鈴木 大輔, 糸魚川 文広, 中村 隆, 河田 圭一, 菅沼哲郎「焼入れ鋼切削におけるパルスレーザ加工仕上げPcBN切削工具の性能評価」　2012年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集, pp.235-236, C37
・木村篤志, 糸魚川 文広, 中村 隆「短パルスレーザで成形されたｃBN工具の表面品質と切削性能」　2017年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集, pp.121-122, B33