集束イオンビームによるダイヤモンド工具の高機能化と表面機能創成への応用

• Project/Area Number: 17K06108
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Production engineering/Processing studies
• Research Institution: Toyama Industrial Technology Research and Development Center
• Principal Investigator: 川堰 宣隆 富山県産業技術研究開発センター, その他部局等, 主任研究員 (30443419)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 超精密加工 / 微細加工 / テクスチャ / ダイヤモンド工具 / 集束イオンビーム / 超精密切削加工 / 機能性表面

Outline of Annual Research Achievements

本研究では工具表面に微細なテクスチャを作製し、そこで発現する摩擦の低下の作用を応用することで、優れた加工特性を有する超精密加工用のダイヤモンド切削工具の作製と機能性表面創生への応用を目的とする。工具の応用化のため、マイクロレンズアレイ作製などを想定した、単結晶ダイヤモンド製のボールエンドミルへの適用について検討した。集束イオンビーム照射と熱処理を併用することで、工具すくい面に微細なテクスチャを作製した。これを用いてNiPおよびアルミニウム合金の加工実験を行い、加工特性の違いについて検討した。溝加工を行った場合、テクスチャを作製した工具で工具・被削材間の摩擦が減少し、切削力が小さくなった。これより、ボールエンドミルにおいてもテクスチャによる効果を得ることが可能なことがわかった。一方、加工面に大きな変化は見られず、テクスチャによって加工面性状を維持したまま、加工特性を改善できることがわかる。また本実験条件下においては、送り量を変化させた場合でも一様なテクスチャの効果を得ることが可能であり、送り量が小さな場合でもテクスチャが十分に加工に関与する。穴加工した場合にも同様に効果が得られ、切削力の減少量は大きくなった。またテクスチャのない工具では加工距離の増加にともない切削力が大きくなり、摩耗が進行することを示唆している。一方、テクスチャを作製した場合にその増加量は小さく、摩耗が進行しにくい。これより、これより、ボールエンドミル加工においては耐摩耗性を改善することが可能であり、テクスチャがこれらの加工に対し、有効であることがわかった。

Research Products

• [Presentation] マイクロ・ナノテクスチャによる表面機能の発現と切削工具への応用 (2018)
  • Author(s): 川堰宣隆
  • Organizer: 理研シンポジウム「マイクロファブリケーション研究の最新動向」
  • Invited
• [Presentation] Development and machining performance of textured cutting tool (2018)
  • Author(s): Noritaka Kawasegi
  • Organizer: IFMM Symposium 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Machining Performance of Textured Diamond Cutting Tool Fabricated by Focused Ion Beam and Heat Treatment (2018)
  • Author(s): Noritaka KAWASEGI, Takumi KAWASHIMA, Noboru MORITA, Kazuhito NISHIMURA, Makoto YAMAGUCHI and Noboru TAKANO
  • Organizer: 17th International Conference on Precision Engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 集束イオンビームを用いたダイヤモンドの 微細加工と切削工具への応用 (2018)
  • Author(s): 川堰宣隆
  • Organizer: 「CBN＆ダイヤモンド先進加工研究専門委員会」 第18回研究講演会
  • Invited
• [Presentation] 集束イオンビームにより形成された単結晶ダイヤモンド変質層の深紫外ラマン散乱（第3報）ー;深紫外光照射によるラマン散乱スペクトルの変化ー (2018)
  • Author(s): 梅本好日古，近野佑太，山口誠，川堰宣隆，神津知己，森田昇，西村一仁
  • Organizer: 2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [Presentation] 集束イオンビーム（FIB）を応用したダイヤモンド切削工具の作製とその切削加工特性（第6報）ー各種条件におけるテクスチャの効果ー (2018)
  • Author(s): 川島 拓実，川堰 宣隆，高野 登，森田 昇，西村 一仁, 山口 誠
  • Organizer: 2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
• [Presentation] 集束イオンビーム照射した単結晶ダイヤモンド工具の改質とその切削加工特性（第4報）ーテクスチャによる効果の加工条件依存性ー (2017)
  • Author(s): 川堰 宣隆，川島 拓実，森田 昇，西村 一仁, 山口 誠，高野 登
  • Organizer: 2017年度砥粒加工学会学術講演会
• [Presentation] Micromachining of nickel phosphorus using textured diamond cutting tool (2017)
  • Author(s): (15)Takumi KAWASHIMA, Noritaka KAWASEGI, Noboru TAKANO, Noboru MORITA, Kazuhito NISHIMURA and Makoto YAMAGUCHI
  • Organizer: The 20th International Symposium on Advances in Abrasive Technology
  • Int'l Joint Research
• [Book] Ion Beam Machining, Chapter 16 in Micro and Nano Fabrication Technology (2018)
  • Author(s): Noritaka KAWASEGI
  • Total Pages: 26
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 9789811065880