2014 Fiscal Year Research-status Report
ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具刃先成形とテクスチャリングによる長寿命化
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25420043
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
山本 武幸 茨城大学, 工学部, 技術職員 (40396594)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 淳 茨城大学, 工学部, 教授 (40292479)
周 立波 茨城大学, 工学部, 教授 (90235705)
小貫 哲平 茨城大学, 工学部, 准教授 (70400447)
尾嶌 裕隆 茨城大学, 工学部, 講師 (90375361)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ加工 / レーザ加工 / ダイヤモンド工具 / テクスチャ / 切削 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精密切削用単結晶ダイヤモンドバイトの先端は，現在でも職人の手によるダイヤモンド砥粒を用いた研磨（研削）により製作ないし再研磨されている．本研究では，それ対する超短パルスレーザによるアブレーション加工の実用性を明らかにする．そこでは，得られたダイヤモンドバイトにより合金材料を実切削し，工具形状転写性や耐摩耗性などの性能評価も試み，本手法の有効性を明らかにする．さらに，潤滑性向上のために超硬工具などでは試みられている工具表面へのマイクロテクスチャリングを，超短パルスレーザを用いて単結晶ダイヤモンドバイト表面にも導入し，まだ検討も解明もされていないダイヤモンド切削工具表面におけるマイクロテクスチャリングの効果も明らかにする．
H26年度は，単結晶ダイヤモンドバイトのすくい面に対し，前年度に取得した加工データベースからの情報を参照しつつ，深さ数～30ミクロン，幅8～60ミクロンの直線溝パターンを複数組み合わせた，複数の表面テクスチャを創成した．
さらに，所有する３軸制御型精密加工装置上において，H25年度にピコ秒レーザを用いて先端を成形した単結晶ダイヤモンドバイトを用い，アルミニウムの切削実験を実施し，加工変質層の影響から，ある程度の初期摩耗は生じるものの，初期摩耗後は市販品と同等の転写性を示すことを明らかにするなどした．
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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
H26年度の研究計画に記載したように，ピコ秒レーザによる単結晶ダイヤモンド工具すくい面へのテクスチャパターンの創成を実施し，複数のテクスチャ付き工具を製作できたとともに，前年度にピコ秒レーザ加工により成形した単結晶ダイヤモンド工具の切削性能評価実験に着手し，製作した工具について，初期摩耗を除けば市販品と同等の性能を示せることを見出していることから，おおむね順調に進行していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度に，単結晶ダイヤモンドバイトのすくい面へのテクスチャ創成が行えたことから，H27年度の計画に示したように，テクスチャ付き工具によるアルミ系材料の切削を実施し，テクスチャの効果を明らかにしていく．
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| Causes of Carryover |
H26年度の単結晶ダイヤモンド工具のレーザ加工結果を受け，H27年度にも追加のテクスチャ加工をした方が，より広範な条件に対する評価が行えるとみなされた．よって，一部の単結晶ダイヤモンド工具の購入および加工をH27年度に先送りした方が研究の発展上好ましいとみなされためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
比較的早期に単結晶ダイヤモンド工具を購入し，さらに広範なテクスチャ付き工具の製作と切削による評価を実施する．
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