セラミック・ファイバーをポンチとした超微細打抜き

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650123
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 森 敏彦 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (90023340)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 克彦 静岡大学, 工学部, 助教授 (80262856) ; 中本 剛 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (30198262) ; 松室 昭仁 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80173889) ; 土屋 総二郎 デンソー株式会社, 生産技術部・研究部長
• Keywords: 塑性加工 / 打抜き / セラミック・ファイバー / 超微細加工 / 高機能加工 / ステンレス箔 / コンピュータ・コントロール

Research Abstract

マイクロマシニングは、工業的にも学問的にも興味深い技術である。本研究では高強度ファイバーに注目し、その優れた特性や寸法形状を生かして、穴抜き工具として使用することを試みた。
本実験に用いたファイバーは、日本カーボン製のSiC長繊維で、SiCファイバーをアルミニウム半割軸にはさみ、その端面をアルミニウム軸ごとラップ仕上げをする。通常、このような場合は、アルミニウムが優先的に研磨され、アルミニウムに比べて堅いファイバーは研磨されず、さらに、砥粒保持材に研磨されなかったファイバーが沈み込み、その結果ファイバーの先端が丸くなってしまう。そのため、0.25μmのダイアモンド砥粒で、木綿布の上でバフ仕上げした後、ステンレス板に同じ砥粒を塗布し、その上で非常に弱い力でラップ仕上げを行った。この結果、ファイバー先端はほぼ平面にすることができた。その後、電解研磨法によってアルミニウムを30μm程度を除去することによって適度な軸比のファイバーポンチが作られる。
本研究のため、最大変位68μm、発生力800Nの金属ケース封入型積層圧電アクチュエーターを動力源とし、その変位をカンチレバーによって、およそ十倍に増幅するプレス機を自作した。このプレス機は、加工速度を任意に設定するため、ピエゾドライバー、D/Aコンバーターを介してパソコンに接続されている。粗位置決めは顕微鏡で観察しながら行った。
アルミニウム箔の穴抜き試験を行った結果、アスペクト比が1以上でも可能であり、穴形状も良好であることが分かった。また、10μm程度の厚さの黄銅にも、穴開けが可能であることが分かった。

Research Products

• [Publications] 森敏彦,中島邦彦: "超微細穴抜きに対する制御・計測システムの開発"日本機械学会論文集(C編). 65巻635号. 2905-2911 (1999)
• [Publications] T.Mori,K.Nakashima: "Development of Ultra-Fine Piercing by Ceramic F:ber Punch"Proc.Inter.Conf.on Advances in Materials and Process. 651-659 (1999)
• [Publications] 林敏行,松室昭仁,森敏彦: "イオンビーム支援蒸着法により形成されたTiN配向薄膜の変形特性"日本機械学会論文集(A編). 65巻636号. 1819-1823 (1999)
• [Publications] T.Mori,S.Fukuda,Y.Takemura: "Improvement of Mechanical Properties of Ti/TiN Multilager Film"Proc.of AMPT'99. 891-899 (1999)
• [Publications] 森敏彦,東大輔: "インプラントモデル材への生体セラミックスの真空溶射"平成11年度塑性加工春季講演会講演論文集. 33-34 (1999)
• [Publications] 森敏彦,広田健治,干田進幸: "PCR加工による異種材料圧接"1999年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 557-557 (1999)