2014 Fiscal Year Research-status Report
レーザ援用ナノ精度マイクロ切削のためのダイレクト導光型ダイヤモンド工具の開発
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26630017
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
厨川 常元 東北大学, 医工学研究科, 教授 (90170092)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 切削加工 / ダイヤモンドバイト / レーザ援用 / マイクロ加工 / バリ / デバリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)レーザダイレクト導光型ダイヤモンド工具の開発：バイトの材料として、通常の単結晶ダイヤモンド使用した場合の導光型工具を設計した。最初に光学設計試作が容易なすくい角-45度、先端角150度のV字バイトを製作した。
(2)レーザ照射シミュレーションと基礎的レーザ照射実験：レーザ照射に伴う温度上昇、レーザ波長の影響等について、FEMシミュレーション（COMSOL Multiphysics）を用いて可視化した。ダイレクト導光実験、並びにサーマルデバリング実験を想定し、本年度はダイレクト導光ではなく、外部からダイヤモンドバイトすくい面直近にレーザを照射した場合のレーザ照射条件と上昇温度との関連を調べた。ここで工作物として光学レンズ金型に多用されるアモルファスNiPを使用した。使用レーザの波長、エネルギー、ショット数が切削加工側面の表面粗さやエッジに及ぼす影響に関しても検討した。その結果、すべての条件において発生する最高到達温度がNiPめっきの結晶化温度である400 ℃以下であることを確認した。また局所加熱により、切削時に発生するミゼス応力が減少し、欠陥発生の起点となる被削材の塑性変形域を抑制する効果が得られることを確認した。
(3)レーザ援用マイクロ切削実験：既設の門型５軸超精密加工装置(ナガセインテグレックス製)に、V字ダイヤモンドバイトを取り付け、レーザ援用マイクロ切削加工実験を行った。レーザ加熱に伴うバリ、並びに欠け発生について検討した。その結果、欠陥寸法を通常切削とレーザ援用切削で比較すると、切込深さ10 μmでは23.3 %、5 μmでは52.6 %の欠陥寸法減少が確認できた。
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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
本年度は、外部照射によるレーザ照射時のシミュレーションを重点的に行い、切削実験と比較した。導光型バイトは設計試作したのみで、切削実験は来年度に行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度に引き続き、レーザ照射シミュレーションと基礎的レーザ照射実験、レーザ援用マイクロ切削実験を継続して行う。さらに追加検討事項として下記のサーマルデバリングに関しても検討する。
(4)レーザ援用サーマルデバリング：レーザを使用して加熱領域を極表層に限定させることにより、残留したバリのサーマルデバリングの可能性をシミュレーションと切削実験の両面から比較検討する。また、外部導光のみならず、前年度製作したダイレクト導光バイトを用いて切削実験を行い、カケや欠陥減少効果、デバリング効果への影響に関して比較検討する。
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| Causes of Carryover |
消耗品であるダイヤモンドバイトの購入本数を、予備切削実験のため1本としたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度も継続的に切削実験を行う予定であるが、そのダイヤモンドバイト購入費として使用予定である。
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