| 研究課題/領域番号 |
24360051
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
國枝 正典 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90178012)
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| 研究分担者 |
三村 秀和 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (30362651)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 電解加工 / 微細加工 / 超短パルス / 静電誘導給電 / 放電加工 / 非接触給電 / サーボ送り制御 / 工具電極消耗 |
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| 研究概要 |
立上りと立下りの速度が十分に速いパルス電圧をキャパシタンスを介して極間に容量結合すると、立上り・立下りの瞬間だけ電解電流が流れる。この静電誘導給電を利用した微細電解加工の原理を等価回路を用いて解析し、実験的にも立証した。その結果、最も短いパルス幅で6nsの電解電流パルスを作ることができ、直径10ミクロンのストレートな微細穴を電解加工できた。当初はパルス電圧を得るために、ファンクションジェネレータの出力をバイポーラ増幅器を用いて増幅したが、バイポーラ増幅器の周波数特性の上限により、20ns以下のパルス幅が得られなかった。そこで、MOSFETのスイッチングを利用したパルス電源を自作し、安価な回路で6nsのパルス幅を得ることができた。また、加工を安定に行うために、ギャップ長を適切な値に保って工具電極を送るためのサーボ送り制御回路を設計し製作した。理論的にはサーボ送り制御が可能であることは明らかとなったが、安定して加工できるまでには今後の改良が必要である。そこで、直径50μmのタングステン工具電極を一定速度で送り、微細穴加工の加工特性を調べた。
その結果、送り速度が大きく、パルス幅が短く、ピーク電流が小さいほどギャップ長が狭くなり、加工精度が向上することが分かった。さらに、本方法では電解電流が両極性であるにもかかわらず、工具電極の消耗はほとんど見られなかった。この理由は、タングステンの酸化被膜が工具電極表面上に形成され、タングステンの溶出を防いでいるからであると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
当初の研究計画のうち、加工装置の製作、パルス電源の製作、基本的な加工特性の調査の3項目については目標をほぼ達成できた。また、ギャップ制御の自動化については、サーボ送り制御回路を設計製作し、基本的な原理の確認は行えた。しかし、ノイズの影響や、制御パラメータの最適化が不十分であるため、加工条件を変えたときに安定して動作しなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
さらにパルス幅を短くして、微細化の限界を拡げる。また、工具電極のサーボ送り制御回路を改良し、加工速度や加工精度の向上を図る。また、工具電極への非接触給電が可能なので、数万rpmで回転する工具電極を用いた電解加工を試み、加工速度の増大、加工精度の向上に与える工具回転数の効果を調べる。さらに、同じ加工装置上で、静電誘導給電法を用いた放電加工と電解加工との複合加工システムを構築し、両加工法の相乗効果でサブミク〓ンオーダの微細加工が効率よく行えるシステムを実現する.
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| 次年度の研究費の使用計画 |
未使用の消耗品費148,065円を25年度の物品費に組み込み、電気回路の製作費や、工具電極材料、工作物材料の購入費に充てる。
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