超精密フライス加工機による超精密マイクロマシンの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555038
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 竹内 芳美 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (50107546)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沢田 潔 ファナック(株), 基礎技術研究所, 室長 ; 浅川 直紀 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50231874)
• Keywords: 超精密加工機 / フライス加工 / マイクロマシン / 疑似ボールエンドミル

Research Abstract

微細加工は、シリコンなどの脆性材料にエッチングやリソグラフィ技術を応用して行っているものが大半であるが、扱う加工物の材料や形状に制約がある。そこで、本研究では、加工形状も平面や球面に加えて自由曲面など複雑な3次元形状を超精密加工できるフライス加工技術を適用し、独自の微細加工技術の開発とれを適用したマイクロマイン製作を目指す。
(1)すでに開発した送り精度1nmの超精密旋盤型のフライス加工機を利用した超精密加工によるマイクロマシニングのより微細化を進めるために、小径のダイヤモンド疑似ボールエンドミルを開発した。すでに、半径0.1mmの工具を製作して加工を行っているが、これを0.03mmまでにし、1mm角の中に数10nmの面粗さで人の顔を加工できるようにした。
(2)マイクロマシニングの技術を適用して、実際に作動するマイクロマシン、すなわち、微小機械として直径3mmの扇風機を作製した。その羽は自由曲面からなり、3次元CAD/CAMを利用して形状定義するとともに、素材から羽の前面を削りだし、さらにマイクロマシニング技術によって羽を前面側から支持するために作った治具に羽の前面を固定し、裏面を加工する工夫をした。加工された羽の中心にマイクロ穴加工を施し、そこにマイクロモータの軸を結合させ、作動することを確認した.
今まで、シリコンなどで行われていたマイクロマシンを社会生活に利用していくにはやはり金属材料を使用することが肝心である。このような観点から行われている研究はほとんど無く、本年度の研究によってマイクロマシンを実用化するための手掛かりを得た。

Research Products

• [Publications] 河合,沢田,竹内,佐田: "ガラスの超精密マイクロマシニング" 精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 未定. (1996)
• [Publications] 西江,竹内,沢田,佐田: "水晶の超精密切削加工" 精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 未定. (1996)
• [Publications] 山本,沢田,竹内,佐田: "超精密フライス加工による3次元マイクロマシニングの高度化(第2報)" 精密工学会春季大会学術講演会講演論文集. 未定. (1996)