超精密5軸制御マシニングセンタによる3次元マイクロ部品加工

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555040
• 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 金沢大学, 工学部, 講師 (50231874)
• Keywords: 超精密加工 / マイクロ加工 / ダイヤモンド工具 / 5軸制御 / 溝加工 / CAD / CAM

Research Abstract

分解能1nmをもつ超精密5軸制御マシニングセンタを自在に稼動させることのできるCAD/CAMソフトウェアを開発し、工作物の取付け面以外の5面からのマイク口加工を実施できる技術を確立することを最終目的とし、各種のマイクロ部品を製作する基礎技術を研究するものである。得られた研究成果は以下のようにまとめられる。
1. 超精密5軸制御マシニングセンタを同時5軸制御する前に、各軸を単独に、あるいはいくつか組合せた基本動作をさせながら、マイクロダイヤモンド回転工具を使用して溝加工を試み、さらにその応用として、マイクロエンコーダ面板とマイクロフレネルレンズの加工を行った。マイクロ溝は複雑なセンサを構成する光学要素として今後重要になるからである。その結果、バリがなく、面精度に優れた各種の溝形状を得ることができた。
2. アルミ合金、無酸素銅などの金属材料で作製したマイクロ溝は非常に良好な形状と面精度をもつので、急峻な溝を形成して溝同士を互いに対抗させて嵌めあわせることにより接着剤の不要なマイクロ接合が可能になることを実証した。また、その本質を解明するための解析も行い、マイクロ溝を利用した微細部品の無接着剤接合の可能性を確認した。
3. 人形のような複雑な形状モデルを3次元CADデータやスキャニングデータを利用して生成し、そこから5軸制御のCLデータを生成するメインプロセッサを開発した。このとき、同時5軸制御だけを使うと機械と工具の干渉を引き起こして加工ができなくなる恐れがあり、3軸制御から5軸制御をダイナミックに組み合わせて使用できるマイクロ加工用CAMソフトウェアを研究した。これにより複雑な形状加工の基礎を確立した。

Research Products

• [Publications] 沢田 潔: "超精密マイクロ溝加工の研究(V形状格子溝の製作)" 日本機械学会論文集(C編). 64・627. 4440-4446 (1998)
• [Publications] Nuttaphong SORNSUWIT: "マイクロ溝加工技術を用いたフレネルレンズ金型加工" 日本機械学会論文集(C編). 64・628. 4887-4892 (1998)
• [Publications] 沢田潔,竹内芳美: "超精密マシニングセンタとマイクロ加工" 日刊工業新聞社, 170 (1998)