バブルアイスプレートを用いた研磨加工に関する研究

• 研究課題/領域番号: 23K03605
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分18020:加工学および生産工学関連
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 大西 修 宮崎大学, 工学部, 准教授 (50315107)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: バブルアイスプレート / 砥粒 / 研磨 / 研磨板

研究開始時の研究の概要

本研究は、バブルアイスプレートを研磨板とする全く新しいコンセプトに基づいた加工法を確立し、研磨加工における高能率・高精度・低コスト加工の実現を目指すものである。本研究では、バブルアイスプレートを用いた研磨加工における基本的な加工特性を明らかにするとともに、より効果的な加工を実現するための検証なども行い、本加工法の有効性を実証していこうというものである。

研究実績の概要

本研究は、バブルを含有する水を凍らせた氷を研磨板（この研磨板を「バブルアイスプレート」と呼ぶこととする）とした加工法を確立し、それにより優れた研磨加工を実現することを目的としている。
令和５年度は、バブルアイスプレートの製作に関する実験およびバブルアイスプレートを用いた基礎的な研磨加工に関する実験を行った。
バブルアイスプレートの製作に関する実験としては、径の異なるノズルを用いて気泡を含有させた水を凍らせたブロックを製作した。ノズル径や冷凍条件などのブロック製作時のパラメタを変えたブロックを製作した後、それらを室温で放置することでブロックの質量減少量を調査し、その特性を明らかにした。そして、製作条件による質量減少速度、つまり、ブロックの寿命への影響や、ブロックの寿命が長くなる条件について明らかにした。
バブルアイスプレートを用いた基礎的な研磨加工に関する実験としては、実際の研磨加工において研磨板として使用するバブルアイスプレートを製作し、これを用いて石英ガラスを工作物とした研磨加工実験を行った。その際、バブルアイスプレートの製作時の気泡を含有させる際に用いたノズル径、研磨加工時に供給するスラリー中の砥粒径および研磨加工条件などをパラメタとして研磨加工を行うことで、各パラメタに対する加工レートや工作物の加工精度などを明らかにし、バブルアイスプレートを研磨加工に用いた際の基本的な加工特性を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

令和5年度は、バブルアイスプレートの製作および製作したバブルアイスプレートを用いた基礎的な研磨加工に対して、以下のような成果を得ているため、おおむね順調に進展していると判断した。
バブルアイスプレートの製作に関する実験では、径の異なるノズルを用いて気泡を含有させた水を凍らせたブロックを製作する際のノズル径や、冷凍条件などのブロック製作時のパラメタを変えたブロックを製作し、室温で放置してブロックの質量減少量を調査することで、製作条件によるブロックの寿命への影響や、ブロックの寿命が長くなる条件について明らかにすることができた。
製作したバブルアイスプレートを用いた基礎的な研磨加工実験では、実際の研磨加工において研磨板として使用するバブルアイスプレートを製作し、これを用いて石英ガラスを工作物とした研磨加工実験を行った。その際、バブルアイスプレートの製作時の気泡を含有させる際に用いたノズル径、研磨加工時に供給するスラリー中の砥粒径および研磨加工条件などをパラメタとして研磨加工を行い、バブルアイスプレートを研磨加工に用いた際の基本的な加工特性を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

本研究の、「バブルを含有する水を凍らせた氷を研磨板とした加工法を確立し、それにより優れた研磨加工を実現する」という目的の完遂のために、以下のような内容について実行していく予定である。
まず、バブルアイスプレートの製作法や、バブルアイスプレートを用いた研磨加工に関して引き続き検証を行い、より効果的な製作法や条件などについて調査・究明するとともに、バブルアイスプレートの効果を持続させるための対処を行い、研磨加工実験を行うことでその有効性を検証する。
さらに、実用的な展開としての工作物を取り上げて、その材料に対するバブルアイスプレートを用いた研磨加工実験を行い、本加工法の有効性・実用性を検証するとともに、バブル中の気体の効果などについても明らかにする。