延性モード研削による光学ガラスの高能率・高品位加工

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650788
• 研究機関: 広島国際学院大学
• 研究代表者: 李木 経孝 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (10136129)
• 研究分担者: 遠藤 敏郎 広島国際学院大学, 工学部, 教授 (60069200) ; 中田 美貴子 広島国際学院大学, 工学部, 助教授 (60237302)
• キーワード: 光学ガラス / 超精密加工 / 加工面品位 / 単粒加工 / 走査型プローブ顕微鏡 / 延性・ぜい性遷移点 / 延性モード研削 / クラック

研究概要

本研究では、光学ガラスの超精密研削における砥粒の研削状態を把握するため、ヴィッカース圧子を工具に使用し、単粒による研削時の要素試験を行い、脆性破壊により発生したクラック、特に内部クラックを高精度に観察し、延性・脆性遷移点の切込み深さと加工条件の関係を把握し、加工中の研削抵抗などから延性モード加工のメカニズムの解明を行った。試験には、本研究室で製作した超精密旋盤を使用し、研削速度を変えることにより延性モード加工の速度依存性およびヴィッカース圧子の稜線方向および面方向の2方向について研削することにより工具形状依存性について検討した。
この結果、すべての加工条件において表面クラックが発生する前から内部クラックが発生し、表面クラックの評価だけでなく内部クラックの評価が重要であることが示された。また、研削速度の上昇に伴い表面クラックが発生する条痕深さが浅くなる傾向が得られ、内部クラックは研削速度の上昇に伴い内部クラックが大きくなる傾向となった。さらに、工具形状については、稜線方向研削に比べ面方向研削が同一研削速度、同条痕深さにおいて内部クラックが深くなり、表面クラックが発生する条痕深さが浅くなる結果となった。また、採取された切屑が流れ型を示していることから、本試験では延性モード加工が行われていることが確認できた。'
これらを考察した結果、速度依存性については一般的に考えられている研削熱の影響は弱く、他の要因と考えられる。工具形状については、有効すくい角の検討をすると、頂角が小さい面方向研削の負のすくい角が稜線方向研削よりloo近く大きくなることから、有効すくい角が影響している判断された。さらに、現在行われている一般的な加工工程をより高能率で高精度な延性モード研削に置き換えた新しい加工工程を提案し、延性モード加工の適応性を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Sumomogi et al.: "Simultaneous evaluation of surface and subsurface cracks on nano-scale machined brittle materials by scanrnng force microscope and scanning laser microscope"Proceedings of the Euspen 2nd International Conference, May 27-31, 2001, Turin, Italy. 1. 152-155 (2001)
• [文献書誌] H.Fujiyama, T.Sumomogi et al.: "Effect of O_2 gas partial pressure on mechanical properties of SiO_2 films deposited by radio frequency magnetron sputtering"J.Vac.Sci.Technol.. A20. 356-361 (2002)
• [文献書誌] T.Sumomogi et al.: "Evaluation of surface and subsurface cracks in nanoscale-machined single-crystal silicon by scanning force microscope and scanning laser microscope"Materials Characterization. 48. 129-123 (2002)
• [文献書誌] M.Nakamura, T.Sumomogi et al.: "Study on ductile mode grinding of brittle materials using single abrasive grain"Proceedings of JSME/ASME International Conference on Materials and Processing, October 15-18, 2002, Honolulu. 2. 601-604 (2002)
• [文献書誌] M.Yoshida, M.Nakamura, T.Sumomogi et al.: "Nanoindentation Study of Ultra High Purity Aluminum"Bulletin of Hiroshima Kokusai Gakuin Universitya. 35. 39-49 (2002)
• [文献書誌] M.Nakamura, T.Sumomogi et al.: "Evaluation of surface and subsurface cracks in nanoscale-machined brittle materials by scanning force microscope and scanning laser microscope"Surface & Coatings Technology. (in print). (2003)