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2016 年度 実績報告書

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
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。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Auto-tracking single point diamond cutting on non-planar brittle material 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: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.precisioneng.2017.02.014

    • 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
      Yindi Cai, Yuan-Liu Chen, Yuki Shimizu, So Ito, Wei Gao, Liangchi Zhang
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 369 ページ: 354-365

    • DOI

      http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.02.046

    • 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, Wei Gao
    • 雑誌名

      Journal of Engineering Manufacture

      巻: - ページ: 1-10

    • DOI

      http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0954405416673116

    • 査読あり / 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 – 2016-09-08
  • [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 – 2016-08-17
    • 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 – 2016-04-20
    • 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 – 2016-04-20
    • 国際学会
  • [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

    • URL

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

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公開日: 2018-01-16  

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