硬脆材料の延性モード切削に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03302030
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 谷 泰弘 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (80143527)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池野 順一 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (10184441) ; 仙波 卓弥 福岡工業大学, 電子機械工学科, 教授 (30154678) ; 柳 和久 長岡技術科学大学, 工作センター, 助教授 (80108216) ; 堀内 宰 豊橋技術科学大学, 生産システム工学系, 教授 (20029185)
• Keywords: 硬脆材料 / 延性モード / 切削 / 超精密加工 / 超精密計測 / 超精密制御 / ダイヤモンド切削 / 超精密研削

Research Abstract

X線望遠鏡などに代表される硬脆材料の超精密加工に対する需要は日々増しており、その重要性が伺える。したがって、将来効率よく硬脆材料の超精密加工を実現するには、硬脆材料の延性モード除去機構を十分検討する必要がある。そこで、本研究では延性モード加工による、クラックフリーでダメージのない加工品を生産するための基礎研究を行ってきた。具体的には次の項目を検討し、新しい知見が得られた。(1)安定した微小切込みの実現:工具と工作物が接触する瞬間の現象を電気信号により捕らえる実験システムを確立し、現象の解析を行った。さらに、加工機械の要素からの検討を加え、工具と工作物間の運動誤差を補償する制御系を構築した。何れも有用であることを確認した。(2)加工表面の評価:超精密加工で得られる加工表面の評価法を確立するために、現在の計測装置の問題点を挙げ、表面形状評価の体系化,凹凸形状の一義性と互換性、微視的表面凹凸形状のキャラクタリゼーション等について考察を行った。これより、本質的な加工表面の評価基準が構築できた。(3)加工精度に及ぼす工具形状の影響:ファインセラミックスの超精密加工におけるダイヤモンド工具形状が及ぼす影響について検討を行った。Rバイト、フラットバイトについて実験を行った。その結果、硬脆材料の延性モード切削においても工具形状の選定が重要であることが示された。(4)延性モード加工機構の解明:延性モード加工が比較的容易に実現できる砥粒加工を応用して超精密研削切断法を新たに考案し、延性モード加工機構の解明を試みた。その中で、AEセンサを用いれば材料破壊状況を実時間観測可能であることを実証した。これらの研究成果は、将来硬脆材料の延性モード加工を安定して実現するための重要な基礎データとして活用されるものと確信する。

Research Products

• [Publications] O.Horiuchi et al.: "Improvement of Nano-positioning Toolholder-Compensation of Form Error of the Faceplate" the 7th IPES Proc.1. 773-776 (1993)
• [Publications] T.Semba その他2名: "Material Characterlzation of a Machined Surface Using an Anisotropic Acoustic Lens" Annals of CIRP. 42. 627-630 (1993)
• [Publications] 柳和久 他2名: "トライボロジー研究における表面形態観察と表面形状測定" トライボロジスト. 39. 98-104 (1994)
• [Publications] 上村康幸 その他2名: "4分割フォトセンサを用いたオンマシン形状測定法" 日本機械学会論文集(C編). 59. 105-111 (1993)
• [Publications] 池野順一 他1名: "電気泳動現象を利用した超微粒砥石の作成法に関する研究" 日本機械学会論文集(C編). 59. 1946-1951 (1993)
• [Publications] J.IKENO 他2名: "Development of Highly Homogeneous Pellets Applying Electrophoretic Deposition of Ultrafine Abrasives for Nanometer Grinding" Annals of CIRP. 43(発表予定). (1994)