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ダイヤモンドマイクロ切削工具エッジ形状のサブナノメートル超高精度計測法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15F15060
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 生産工学・加工学
研究機関東北大学

研究代表者

高 偉  東北大学, 工学研究科, 教授 (70270816)

研究分担者 CHEN YUANLIU  東北大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードナノ計測 / 超精密計測 / 分子動力学シミュレーション / ダイヤモンド工具 / 原子間力顕微鏡 / FS-FTS / 反転エッジ / 自律的計測
研究実績の概要

本研究題目では「次世代ダイヤモンドマイクロエッジ形状の自律校正」について取り組み,反転エッジ形状を利用した工具刃先のマイクロエッジ形状の新規な自律的測定法を確立し,その有効性を実験的に検証することを目的としている.本研究題目では,ダイヤモンド工具刃先のマイクロエッジを軟質金属表面に押し込み,表面に形成される反転エッジの形状とダイヤモンド工具刃先の形状から測定に起因する誤差を分離することで,マイクロエッジの自律的な絶対形状測定の算出を行う反転エッジ作動法の提案と検証を実施する.工具刃先マイクロエッジおよび反転エッジの形状は原子間力顕微鏡(Atomic force microscope: AFM)により測定し,それぞれの測定結果との比較からAFMプローブチップおよび測定の誤差を評価し,それぞれの絶対形状を取得する.
平成28年度は高精度反転エッジの形成と反転エッジ作動法の実行可能性を実験的な検証を実施するために,高分解能反転エッジ形成システムの構築に取り組んだ.超精密インテンデーションシステムと高分解能変位検出システムにより構成された高分解能反転エッジ形成システムを開発し,軟質金属表面への反転エッジの形成および反転エッジ作動法による工具刃先マイクロエッジとAFMチップの自律的な形状計測を行った.その結果,本研究題目で開発した反転エッジ作動法はサブナノメートルの精度でそれぞれの形状を計測できることが実験的に確認され,本研究課題の目的であるダイヤモンド切削工具マイクロエッジの絶対形状の高精度計測に関する有効性が確認された.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Auto-tracking single point diamond cutting on non-planar brittlematerial substrates by a high-rigidity force controlled fast tool servo2017

    • 著者名/発表者名
      Yuan-Liu Chen, Yindi Cai, Keisuke Tohyama, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: In press ページ: 253-261

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2017.02.014

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of subnanometric tool-workpiece contact on a force sensor-integrated fast tool servo for ultra-precision microcutting2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Cai, Y. L. Chen, Y. Shimizu, S. Ito, W. Gao
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 369 ページ: 354-365

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2016.02.046

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulation of elastic?plastic deformation associated with tool?workpiece contact in force sensor?integrated fast tool servo2016

    • 著者名/発表者名
      Yindi Cai, Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito and Wei Gao
    • 雑誌名

      Journal of Engineering Manufacture, Proc IMechE Part B.

      巻: - 号: 11 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1177/0954405416673116

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ductile cutting of silicon microstructures with surface inclination measurement and compensation by using a force sensor integrated single point diamond tool2016

    • 著者名/発表者名
      Yuan-Liu Chen, Yindi Cai, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao, Bing-Feng Ju
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 26 号: 2 ページ: 025002-025002

    • DOI

      10.1088/0960-1317/26/2/025002

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On-machine measurement of microtool wear and cutting edge chipping by using a diamond edge artifact2016

    • 著者名/発表者名
      Y. L. Chen, Y. Cai, Y. Shimizu, S. Ito, W. Gao, B. F. Ju
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: 43 ページ: 462-467

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2015.09.011

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-evaluation of the cutting edge contour of a micro diamond tool with a force sensor integrated fast tool servo on an ultra-precision lathe. International2015

    • 著者名/発表者名
      Y.L. Chen, S. Wang, Y. Shimizu, S. Ito, W. Gao, B.F. Ju
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 77 号: 9-12 ページ: 2257-2267

    • DOI

      10.1007/s00170-014-6580-2

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Molecular dynamics characterization of diamond tool probe and workpiece contact for FS-FTS based on-machine surface form measurement2016

    • 著者名/発表者名
      陳遠流,サイインテイ,清水裕樹,伊東聡,高偉
    • 学会等名
      2016年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      茨城県水戸市 茨城大学
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Diamond cutting of brittle materials on inclined surfaces based a thrust force controlled cutting strategy2016

    • 著者名/発表者名
      Y.L. Chen, K. Tohyama, , Y. Shimizu, S. Ito, W. Gao
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Nanomanufacturing (nanoMan2016)
    • 発表場所
      中国 マカオ
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Investigation of Ductile-Regime Single Point Diamond Microcutting of Optical Glass2016

    • 著者名/発表者名
      Yuan-Liu Chen, Keisuke Tohyama, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 学会等名
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • 発表場所
      宮城県松島町 ホテル松島大観荘
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Form Measurement Process of Soft Materials Using Atomic Force Microscope2016

    • 著者名/発表者名
      Yindi Cai, Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 学会等名
      The 11th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2016)
    • 発表場所
      宮城県松島町 ホテル松島大観荘
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A New Fast Tool Servo with Integrated Functions for In-process Measurement and Fabrication of Microstructured Surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 学会等名
      The 11th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Process
    • 発表場所
      板橋区立グリーンホール,東京都板橋区
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Ductile cutting of a microstructure array on silicon surface by using a diamond tool with a negative rake angle2015

    • 著者名/発表者名
      Yuan-Liu Chen, Yindi Cai, Keisuke Tohyama, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Leading Edge Manufacturing in 21st Century
    • 発表場所
      京都リサーチパーク,京都府京都市
    • 年月日
      2015-10-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-machine edge contour measurement of a micro cutting tool by using a diamond edge artifact2015

    • 著者名/発表者名
      Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2015-09-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Detection and repair of micro defects in the process of diamond cutting of a microstructure array2015

    • 著者名/発表者名
      陳遠流,清水裕樹,伊東聡,高偉
    • 学会等名
      2015年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • 発表場所
      東北大学,宮城県仙台市
    • 年月日
      2015-09-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科ファインメカニクス専攻 高・清水研究室

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 東北大学大学院工学研究科ファインメカニクス専攻高・清水・伊東研究室

    • URL

      http://www.nano.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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