磁気研磨法による微細複雑形状部品の表面仕上げ技術の開発
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21K03786
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
鄒 艶華 宇都宮大学, 工学部, 教授 (10516678)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 磁気研磨法 / 変動磁場 / 微細複雑形状部品 / 表面仕上げ / 高能率加工 / 高精度加工 / 磁気研磨スラリー / 交番磁場 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，医療・光学関連など様々な分野で精密部品の微細化への需要が拡大しており，それらの発展に伴い，微細部品の表面にダメージを与えずかつナノレベルに仕上げる精密研磨技術が求められている．本研究は，変動磁場を利用した超精密加工法を提案し，微小磁性砥粒の動きの変動によって超精密表面創成に着目し，微細複雑形状部品の表面仕上げを実現することを目的としている．また，磁気研磨スラリーはミクロンサイズの磁性粒子を利用するため，微細複雑形状部品の表面にダメージを与えずかつナノレベルに仕上げることができる．本研究によって提案する加工法の有効性を示すとともに，産業界に応用する可能性を検討し，実用化を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で提案する変動磁場を利用した新しい磁気研磨法では，変動磁場中にある磁性粒子の活発な動きを磁性砥粒と連動させ，分散しながら安定的にかつ均一に超精密加工を実現するため，最適な実験条件の選定が重要である．そこで，まず始めに磁場解析によって最適な磁場配置を解明し，磁性粒子が変動磁場の中に受けた磁力を解析・実測をして，磁極形状・寸法の設計，磁気ブラシ形成及び作用条件を検討した．さらに，SUS304ステンレス鋼板を工作物として研磨実験を行い，直流磁場を用いた磁気研磨法に比べて，高品位化が達成されることが証明できた．また，PCTFE樹脂板の精密加工に対して，表面粗さが加工前の112.83nmRaから5nmRaまで向上でき，ナノレベル超精密表面を創成できることを明らかにした．次に，微細複雑形状部品の表面仕上げを実現するため，実用化に向けて6軸ロボットを利用した新しい加工装置を開発した．工作物としてA5052アルミニウム合金板を利用し，工作物の公転運動半径を100mm、150mm、200mmにそれぞれ設定し，理論解析及び研磨実験でそれぞれ検討を行った．また，磁極先端の形状・寸法が加工特性に及ぼす影響を検討した．
最終年度は，変動磁場中に形成される磁気ブラシと微細複雑形状部品との間に最適な接触状態で加工を行えるため，工作物の上下方向に二つの電磁コイルを設置した実験装置を開発した．二つのコイルによって発生した磁場の強さ，磁極と工作部間の間隙が加工特性に影響し，磁場中に形成される磁気クラスタの方向も変えられることを明らかにした．また，SUS304ステンレス鋼板に対して，表面粗さは362nmRaから9nm Raまで仕上げられることを明らかにし，微細複雑形状部品の表面仕上げの可能性を示した．以上の結果は，特許出願する予定である．それ以外の成果についても発表準備を進めており，今後順次発表していく．
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
