2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development study of super precision polishing with maintenance of form accuracy for surface having micro-complex shapes using nano-sized magnetic clusters
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15K05739
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
西田 均 富山高等専門学校, 電気制御システム工学科, 教授 (00390435)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁気機能性流体 / 磁気クラスタ / 精密研磨 / 微細構造表面 / 形状精度 / せん断応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではナノ磁気クラスタを形成する磁気混合流体(NMCF)を開発して，硬靱性材料に対する研磨性能を調べた．また，磁気混合流体(MCF)を用いた場合の平面研磨に及ぼす磁場強度の影響と複雑形状および微細構造に対する精密研磨の特性を明らかにした．
(1)水ベース磁性流体に表面改質された平均粒径100nmの鉄ナノ粒子と酸化セリウムを分散したガラス研磨用のNMCFを開発した．NMCFのせん断応力はMCFと同等であることがわかった．このNMCFを用いて切削加工された円孔を有する石英ガラスに対して研磨実験を行った．円孔の底面中央の研磨はできるが，底面角部では明確な研磨特性を確認できなかった．
(2)MCFを用いた平面研磨に対する磁場強度の影響を明らかにした．直流磁場では磁束密度 B = 180 mTにおいて飽和状態になる．一方，パルス磁場では，B = 360 mTにおいても飽和状態にはならず，磁束密度の増加につれ加工能率は向上することが明らかになった．
(3)有限要素法による磁場解析の磁束密度分布を用いて，仮想変位法を用いてMCF平面研磨における磁気的圧力を計算した．磁気的圧力と加工量は相関することが明らかになった．
(4)微細形状表面に対する研磨実験装置を開発して，先端形状の異なる工具を製作して，工具ごとの研磨特性を調べた．パルス磁場を印加した場合，それぞれの工具において加工量と工具に作用するトルクは相関することがわかった．また，平面内に微細なV形溝を有するワークの精密研磨実験を行った．V形溝の上部角部に対しては直流磁場では大きな形状変化を起こすが，パルス磁場では形状を保持した精密研磨になることがわかった．また，溝の最深部に対しては２つの磁場ともに研磨を確認できなかった．それぞれの磁場において磁気クラスタは幅の狭い溝の最深部に届いていないと考えられる．
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