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2016 Fiscal Year Annual Research Report

ダイヤモンドマイクロ切削工具エッジ形状のサブナノメートル超高精度計測法の研究

Research Project

Project/Area Number 15F15060
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高 偉  東北大学, 工学研究科, 教授 (70270816)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) CHEN YUANLIU  東北大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Keywordsナノ計測 / 超精密計測 / 分子動力学シミュレーション / ダイヤモンド工具 / 原子間力顕微鏡 / FS-FTS / 反転エッジ / 自律的計測
Outline of Annual Research Achievements

本研究題目では「次世代ダイヤモンドマイクロエッジ形状の自律校正」について取り組み,反転エッジ形状を利用した工具刃先のマイクロエッジ形状の新規な自律的測定法を確立し,その有効性を実験的に検証することを目的としている.本研究題目では,ダイヤモンド工具刃先のマイクロエッジを軟質金属表面に押し込み,表面に形成される反転エッジの形状とダイヤモンド工具刃先の形状から測定に起因する誤差を分離することで,マイクロエッジの自律的な絶対形状測定の算出を行う反転エッジ作動法の提案と検証を実施する.工具刃先マイクロエッジおよび反転エッジの形状は原子間力顕微鏡(Atomic force microscope: AFM)により測定し,それぞれの測定結果との比較からAFMプローブチップおよび測定の誤差を評価し,それぞれの絶対形状を取得する.
平成28年度は高精度反転エッジの形成と反転エッジ作動法の実行可能性を実験的な検証を実施するために,高分解能反転エッジ形成システムの構築に取り組んだ.超精密インテンデーションシステムと高分解能変位検出システムにより構成された高分解能反転エッジ形成システムを開発し,軟質金属表面への反転エッジの形成および反転エッジ作動法による工具刃先マイクロエッジとAFMチップの自律的な形状計測を行った.その結果,本研究題目で開発した反転エッジ作動法はサブナノメートルの精度でそれぞれの形状を計測できることが実験的に確認され,本研究課題の目的であるダイヤモンド切削工具マイクロエッジの絶対形状の高精度計測に関する有効性が確認された.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Auto-tracking single point diamond cutting on non-planar brittle material substrates by a high rigidity force controlled fast tool servo2017

    • Author(s)
      Yuan-Liu Chen, Yindi Cai, Keisuke Tohyama, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • Journal Title

      Precision Engineering

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.precisioneng.2017.02.014

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Molecular dynamics simulation of subnanometric tool-workpiece contact on a force sensor-integrated fast tool servo for ultra-precision microcutting2016

    • Author(s)
      Yindi Cai, Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao, Liangchi Zhang
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 369 Pages: 354-365

    • DOI

      http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.02.046

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Molecular dynamics simulation of elastic-plastic deformation associated with tool-workpiece contact in force sensor-integrated fast tool servo2016

    • Author(s)
      Yindi Cai, Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • Journal Title

      Journal of Engineering Manufacture

      Volume: - Pages: 1-10

    • DOI

      http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416673116

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Molecular dynamics characterization of diamond tool probe and workpiece contact for FS-FTS based on-machine surface form measurement2016

    • Author(s)
      陳遠流,サイインテイ,清水裕樹,伊東聡,高偉
    • Organizer
      2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      茨城県水戸市 茨城大学
    • Year and Date
      2016-09-06 – 2016-09-08
  • [Presentation] Diamond cutting of brittle materials on inclined surfaces based a thrust force controlled cutting strategy2016

    • Author(s)
      Y.L. Chen, K. Tohyama, , Y. Shimizu, S. Ito, W. Gao
    • Organizer
      The 5th International Conference on Nanomanufacturing (nanoMan2016)
    • Place of Presentation
      中国 マカオ
    • Year and Date
      2016-08-15 – 2016-08-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Performance Investigation of Ductile-Regime Single Point Diamond Microcutting of Optical Glass2016

    • Author(s)
      Yuan-Liu Chen, Keisuke Tohyama, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • Organizer
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • Place of Presentation
      宮城県松島町 ホテル松島大観荘
    • Year and Date
      2016-04-17 – 2016-04-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular Dynamics Simulation of Form Measurement Process of Soft Materials Using Atomic Force Microscope2016

    • Author(s)
      Yindi Cai, Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • Organizer
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • Place of Presentation
      宮城県松島町 ホテル松島大観荘
    • Year and Date
      2016-04-17 – 2016-04-20
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東北大学大学院工学研究科ファインメカニクス専攻 高・清水研究室

    • URL

      www.nano.mech.tohoku.ac.jp/

URL: 

Published: 2018-01-16  

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