カーボンナノマテリアル複合材微小工具による微細・複雑・マイクロ形状鏡面創成加工

• Project/Area Number: 16760089
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Production engineering/Processing studies
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 澁谷 秀雄 埼玉大学, 理工学研究科, 助手 (80303709)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2004: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: カーボンナノマテリアル / 微細形状 / 複雑形状 / マイクロ形状 / 鏡面創成 / 複合材 / 微小工具 / 研磨

Research Abstract

本研究では、カーボンナノマテリアル複合材微小工具を試作し、微細・複雑・マイクロ形状鏡面創成加工を試みる。
・同時3軸NC制御マイクロ研磨装置の試作
超音波振動子を用いてカーボンナノマテリアル複合材微小工具を一方向に往復駆動させるマイクロ加工ヘッド、およびPCを用いてマイクロ加工ヘッドを3軸同時制御を行い、滞留時間を制御することにより局所の加工量を制御する同時3軸NC制御マイクロ研磨装置の試作を行った。
・カーボンナノマテリアル複合材微小工具の試作
これまでに、水ガラスをボンド材とするカーボンナノチューブ含有工具の試作を行い、鏡面創成実験を施した。その結果、砥石中のカーボンナノチューブが潤滑材として作用したため、本工具は非常に硬質であるにもかかわらず、ワークに対する攻撃性をほとんど示さないことが分かっている。そこで、本砥石は硬質で弾性変形能が小さく、ワークに対する攻撃性が小さいことから、これを微小円筒工具形状に成形し、それを3軸NC制御することにより、直径が1mm以下のマイクロ金型の研磨工具に適応可能であると考えられる。そこで、本試作砥石の成型加工を行った。しかしながら、試作した砥石は非常に脆く、成型中に容易に脱落して小径工具へ成型が困難であった。また、成型ができたものであっても、先端にマイクロクラックが多数入っており、マイクロ研磨実験の際に容易に崩れてしまった。これは、ナノチューブと結合材とのぬれ性が悪く、その界面で容易に剥離したためだと考えられる。