2018 Fiscal Year Annual Research Report
Micro textuing of hard-to-cut materials using micro milling tool of nano polycrystalline diamod
| Project/Area Number |
16H04251
|
|---|
| Research Institution | Chubu University |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 浩文 中部大学, 工学部, 教授 (20282098)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ナノ多結晶ダイヤモンド / マイクロフライス工具 / セラミックス / テキスチャリング / 工具摩耗 / cBN工具 / 超精密切削 / 鏡面切削 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
付加価値を高めるために，表面にナノ・マイクロメータレベルのテキスチャリングのニーズが急増している．テキスチャリングにより，(a)光学レンズにおいては光の回折効果の付加・色消し効果の付加，(b)歯科用Tiインプラントでは生体細胞融合性の向上，(c)表示デバイスでは反射防止機能の付加，(d)撥水性の向上，(e)ソーラパネルでは吸収率の向上など様々な効果が得られる．多くは量産成形するため，高硬度成形型のテキスチャリングがキー技術となっている．本研究では，断続切削可能な「マイクロフライス工具」に着目し，レーザ加工を応用してナノ多結晶ダイヤモンド等のマイクロフライス工具の創成技術を開発し，硬質脆性材料のセラミックスに対して，微細で構造的な超精密形状の創成を目指し，そのメカニズムを明らかにするため，今年度は以下について研究を実施した．
１．ナノ多結晶cBN製マイクロフライス工具の摩耗特性評価
ナノ多結晶cBNの刃先のエッジのアールなど工具の仕様を変化させ，摩耗特性を評価した．試作した工具を超高速空気静圧スピンドルに取り付け，平面形状のTi合金を切削加工し，摩耗速度を比較評価し，従来の砥石を用いる研削加工と比較調査した．その結果，ダイヤモンドや超硬製の工具より，耐摩耗性が最も優れていることが明らかとなった．また，単結晶ダイヤモンド，ナノ多結晶cBN，超硬，SiCなどと比較し，耐摩耗特性を評価し，データベース化した．
２．ナノ多結晶cBN製マイクロフライス工具によるTi合金のテキスチャリングの加工特性の評価
最も優れた形状のナノ多結晶cBN製工具を用いて，Ti合金のテキスチャリング形状を超精密切削し，表面粗さ，形状精度，摩耗量の変化を評価し，従来の旋削加工の結果と比較調査した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では，断続切削可能な「マイクロフライス工具」に着目し，レーザ加工を応用してナノ多結晶ダイヤモンド等のマイクロフライス工具の創成技術を開発し，硬質脆性材料のセラミックスに対して，微細で構造的な超精密形状の創成を目指し，そのメカニズムを明らかにするため，昨年度は１．ナノ多結晶cBN製マイクロフライス工具の摩耗特性評価，ナノ多結晶cBN製マイクロフライス工具によるTi合金のテキスチャリングの加工特性の評価について研究を実施した．
しかし，後者の研究課題において，最も優れた形状のナノ多結晶cBN製工具を用いて，Ti合金のテキスチャリング形状を超精密切削し，表面粗さ，形状精度，摩耗量の変化を評価し，従来の旋削加工の結果と比較調査したが，生体融合性の評価（東北大学）はまだ完了していない．次年度も引き続き生体融合性の評価を行い，当初の計画の遅れを挽回する．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，ナノ多結晶cBN製マイクロフライス工具によるTi合金のテキスチャリングの加工特性の評価について，様々なピッチのパターン（溝形状：矩形，円弧，溝幅：2～20um，深さ：1～5um）のTi合金試験サンプルを中部大学で作製したが，生体融合性の評価（東北大学）はまだ完了していない．次年度も引き続き生体融合性の評価を行う．
さらに，ナノ多結晶ダイヤモンド製マイクロフライス工具による表示パネル反射防止テキスチャの型加工と加工性の評価を行う．ナノ多結晶PCD製工具を用いて，超硬やSiC製の微細テキスチャリング金型を超精密切削し，表面粗さ，形状精度，摩耗量の変化を評価する．具体的には以下のように行う．(1)切削加工実験装置：同時４軸（X,Y,Z,C）超精密加工装置ULG100DSH3（位置決め分解能1nm）．(2)評価装置：（表面粗さ）ZYGO社製表面粗さ計NewView6200，（形状精度）三鷹光器㈱製形状測定器NH3SP．(3)従来の無電解Ni切削面の加工精度（形状精度，表面粗さ，エッジの精度）を比較する．(4)光学特性の評価： 中部大で試作した金型を基に成形し，菱光社にて反射特性を光学的に評価する（光の入射角，光の波長に対する反射特性の評価）．
これまでの研究成果をまとめ，論文投稿を行うとともに，必要に応じて特許出願を行う．
|
