2018 Fiscal Year Research-status Report
NPD製マイクロボールエンドミルに対するレーザ/プラズマ複合加工技術
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17K06099
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
天本 祥文 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (00505670)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仙波 卓弥 福岡工業大学, 工学部, 教授 (30154678)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | レーザ加工 / ナノ秒パルスファイバーレーザ / フェムト秒パルスレーザ / ナノ多結晶ダイヤモンド / マイクロボールエンドミル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単結晶ダイヤモンド(SCD)より耐摩耗性や耐欠損性に優れたナノ多結晶ダイヤモンド(NPD)に対してレーザ加工とイオンエッチングを行い，工具の先端半径が50µmで刃先の丸み半径が1nm以下のマイクロボールエンドミルを成形できる，工具成形技術を確立するために，以下の2テーマの実験を行っている．
1. 短時間でNPDをマイクロボールエンドミルの形状に成形できるレーザ加工技術の開発
2. 1で成形したNPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を1nm以下にできるイオンエッチング技術の開発
平成30年度は，1の項目に関しては，ナノ秒パルスレーザでは，加工中にレーザの熱による熱影響層が生成され，下項に必要な熱の伝達が阻害されるため，除去量にムラができ，加工面にうねるが生じたため，レーザを熱影響の少ないフェムト秒パルスレーザに変更し，レーザ加工条件の選定を行った．その結果，ナノ秒パルスレーザと同様に工具形状の成形を行うことはできたが，ナノ秒パルスレーザと同じように問題になっていた加工面のうねりが生じていた．
2の項目に関しては，レーザ加工面に生じていたうねりのために，刃先丸み半径が0.1nm～20nmの間でゆらいでいると言った問題が生じていたが，実験装置の改良や，加工条件の最適化が進んだため，レーザ加工面にうねりが残っていたとしても，刃先の丸み半径を0.1nm～5nm程度に平均化することができた．条件次第では1の問題が解決しなくとも，刃物全体の刃先の丸み半径を1nm以下に成形できる可能性があるため，継続して研究を行う必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定であれば，NPD製マイクロボールエンドミルのレーザ加工技術の開発は平成29年度の段階で完了しているはずであるが，ナノ秒パルスファイバーレーザの熱影響の問題を解決するために，2017年に導入したフェムト秒パルスレーザでより形状精度の高いマイクロボールエンドミルの成形を目標にレーザ加工条件の選定を行っているため，研究を継続して行っている状況である．ただし，NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の鋭利化に関しては，刃先の丸み半径を目的の1nm以下に成形することには成功しており，平成30度の問題であった刃先丸み半径が0.1nm～20nmでゆらぎも，0.1nm～5nm程度まで改善することに成功している．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は，
1. レーザ加工面の表面がきれいであれば，鋭利化のために行うイオンエッチングの時間を短縮できるため，レーザ加工のみで加工面の粗さを200nmRz以下に成形できる加工条件を求める．
2. フェムト秒パルスレーザを用いてNPDに対して微細形状を加工が可能であることが確認できたため，実際にNPD製マイクロボールエンドミルの加工を行う．
3. NPD製マイクロボールエンドミルの刃先全体の丸み半径を1nm以下にできるイオンエッチング条件の選定を引き続き行う．
4. NPD製マイクロボールエンドミルの刃先の丸み半径を1～50nmの範囲で成業できるイオンエッチング技術の開発を行う．
といった4つの研究を行う．
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| Causes of Carryover |
購入品の改良のため納入が3月になり，購入金額の目処が立たなかったため，他の物品の購入を控えたことで10000程度の次年度使用額が生じた．来年度の消耗品の購入に充てる予定である．
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