マイクロマシニングにおける最小切取り厚さとその支配要因

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550096
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 島田 尚一 大阪大学, 工学部, 助教授 (20029317)
• Keywords: 超精度切削 / 最小切取り厚さ / 微小切削 / 切くず分離 / 工具切刃 / 刃先丸味

Research Abstract

本研究は、超精密切削加工における精度限界を決定するひとつの要因としての、工具が工作物表面を安定して削り取り得る限界の切取り厚さである、最小切取り厚さを支配する、工作機械、工具および被削材の種々の特性を明らかにし、加工精度の到達限界を示そうとするもので、今年度の研究成果は次に示すとうりである。
1.現有の静圧空気軸受を主軸に、油静圧スライドを送りテ-ブルに持つ切削装置の動特性を改善し、ピエゾアクチュエ-タと超精密電源を用いた極微小切込装置を設置した。この結果、本切削装置の運動精度の再現性は3nm程度とない、工具・工作物間の相対変位も同程度に向上したため、nmレベルの最小切取り厚さを実現できる見通しがついた。
2.上記切削装置を用いて、同一のダイヤモンド工具により、無酸素銅および純アルミニムの切削実験を行い、無酸素銅では1nm、純アルミニウムでは10nmの最小切取り厚さが得られた。被削材による最小切取り厚さの違いは、ダイヤモンドとの親和性の違いによるものと考えられ、親和性が低いほど最小切取り厚さは小さくなることが明らかになった。
3.弾塑性有限要素法を用いて刃先丸味を持つ工具切刃稜近傍での切くず分離が生じる位置を推定した結果、切刃稜円筒部の中央付近よりややすくい面側に近い所に切くず分離点が存在することが明らかになり、最小切取り厚さは切刃稜丸味半径の約1/2程度であろうと推定される。

Research Products

• [Publications] 井川直哉,島田尚一他: "マイクロマシニングにおけるnmレベルでの切屑挙動" 1989年度精度工学学会春季大会講演論文集. 761-762 (1989)
• [Publications] T.Nakasuji et al.: "Diamond Turning of Brittle Materials for Optical Components" Annals of the CIRP. 39. (1990)